摩爾定律已死,接下來怎麼辦?

作者 | 發布日期 2016 年 05 月 19 日 10:06 | 分類 晶片 , 零組件 follow us in feedly
下載自路透

當台積電與三星都已經積極將製程推移至 7 奈米時,業界一面看著半導體巨擘比劃技術武力,一面擔憂著摩爾定律的未來。《MIT Technology Review》就以一篇「摩爾定律已死,接下來怎麼辦?」文章,探討摩爾定律未來。



看看你身旁的手機 App、電玩、電子表格與精準的天氣預報,這些都只是電腦晶片效能過去 50 年來以指數性成長、愈加可靠下,改變人們生活的一些例子。不過,幾年後,科技公司要為人們生活帶來新的先進電腦應用,可能必須花更多的力氣。

因為,不斷將更多的電晶體塞到一個晶片中的摩爾定律一直為電腦運算能力精進提供豐足的原料。如今,摩爾定律卻面臨了放緩至停止的困境。對此,密西根大學助理教授Thomas Wenisch 就說,我們要問的是,這會對移動裝置、資料中心、無人駕駛車等領域造成影響嗎?而他認為,會有影響的,只是影響的時間不同而已。

 

英特爾 10 奈米製程延期  摩爾定律岌岌可危

摩爾定律(Moore’s Law)這個名字源自於英特爾的共同創辦人 Gordon Moore,他在 1965 年觀察到電晶體的微縮速度很快,幾乎每一年能塞到晶片裡的電晶體就會加倍,到了 1975 年,這個速度調整成每兩年增加一倍。

隨著英特爾主導著技術,整個晶片業界都努力延續摩爾定律的生命,而電腦業界更是為這些持續增加的電晶體找到許多應用。不過,英特爾卻將其 10 奈米的製程從 2016 年推遲至 2017 年,並且決定延長未來製程推進的時間。意味著包括英特爾在內的半導體產業多年來維繫著摩爾定律的技術藍圖,如今已宣告破滅。而英特爾更是預測,電晶體的微縮只能再撐個 5 年。

Thomas Wenisch 猜測,放在我們口袋裡的電腦裝置,應該比起其他電腦裝置更受到此事影響。因為行動裝置的晶片多由英特爾以外的公司提供,而他們的電晶體技術多半落後英特爾一點。此外,行動裝置的處理器也沒完全用上製作更強大處理器所需的晶片設計技術。

「用於行動裝置上的晶片可能也就只剩一到兩個世代的進展。」Thomas Wenisch 直說。

然而,比起摩爾定律走到盡頭對行動裝置的衝擊,真正賦予行動裝置能量的功臣──資料中心,可能會對摩爾定律發展限制更為頭痛。像是 Google 與微軟,都是每一代最先進製程晶片的積極採用者。

 

摩爾定律走進尾聲  半導體公司如何技術突破

Thomas Wenisch 指出,像主導伺服器晶片的英特爾這樣的公司,他們的大客戶未來必須走向更為創新之路。未來,要能持續拓增運算能力的方法,包含了努力改善晶片的設計,以及製造特別為加速重要演算法設計的晶片。而以更強大的機器學習方法──深層學習(deep learning)發展為例,對矽(晶片)的強勁需求似乎已是不能忽略的。包括繪圖晶片公司 Nvidia 與多家新創公司都在往這個方向發展。

而微軟與英特爾也正嘗試在可程式邏輯閘陣列晶片(FPGAs)上編寫程式,獲取更大效能。英特爾 2015 年花了近 170 億美元收購 FPGAs 領導公司 Altera,並打算將其技術利用在資料中心上。

Lawrence Berkeley National Laboratory 副主任 Horst Simon 表示,具全球最強大計算功能機器顯然已經受到摩爾定律正逐漸落日影響,這點從全世界頂級超級電腦增強的速度不若以往就能看出。

「我們可以從過去 3 年中觀察到停滯的狀況。」Horst Simon 說。這對於像是了解氣候變遷、開發電池新材料與超級導體,以及精進藥物設計一類,需仰賴超級電腦的計畫來說,可不是一項好消息。

Horst Simon 分析,隨著電晶體密度的發展來到高原期,將會激起重新設計電腦基礎架構的興趣,特別是超級電腦與資料中心。拋棄從 1940 年代以來一些設計方式,將能增進更多效能。然而,要能利用上述的優勢,還必須重新思考許多軟體的設計,同時將衝擊編碼者過去的習慣。

MIT Sloan School 助理教授 Neil Thompson 指出,無論你有興趣的電腦是哪一種,關鍵的問題出在這些電腦運算公司還能走的創意大道,是否能提供像摩爾定律這樣的回報,或是這種規模的影響力。

其他的創意方式可能無法與摩爾定律匹敵的一項原因就是,失去了產業共同跟隨的一股節奏,讓業界的產品與研發計畫都同步進行下,這些公司未來要能以一種複雜的新方式合作。

Neil Thompson 說,摩爾定律最大的好處就是做為一項協作機制,業內的公司知道每兩年,晶片運算能力就會有多少進展,進而知道自家公司可以發展什麼樣的功能,若我是英特爾,我就知道業界都以下一代晶片運算能力為基準開發產品,當然就能預期新一代晶片肯定有市場。

少了這種由摩爾定律帶來的共同節奏,公司間擁有共同強烈動機進且相互合作,以及各種公司都受惠於最先進運算能力的場景,未來可能都將沒有那麼常見了。

(首圖來源:達志影像)

延伸閱讀:

發表迴響