Moore'o įstatymas, kuris iki 2021 m. Mirė, jį pakeis 3D integracija

a-silicio vaflis smėlyje

Per pastaruosius kelerius metus mes aprašėmeMoore'o dėsnio transformacija. Iš pradžių sukurtas kaip būdas paaiškinti vykstančius tranzistorių mastelio tobulinimus, Moore'o įstatymas buvo iš naujo apibrėžtas ir išplėstas, įtraukiant ilgalaikes puslaidininkių našumo tendencijas ir naujų lustų funkcijų integravimą. Tarptautinis puslaidininkių technologijų planas (ITRS) jau yra paleistas naujas puslaidininkių technologijos ateities atnaujinimas, kuriame teigiama, kad įprastas 2D tranzistorių tankio mastelis greičiausiai baigsis iki 2021 m. - jį pakeis naujos ir skirtingos integracijos ir mastelio rūšys.

Didžioji dalis neseniai paskelbtos ITRS vykdomosios ataskaitos daugiausia dėmesio skiriama tam, kaip bėgant metams pasikeitė Moore'o įstatymo prasmė. Mes tai aptarėme dar 2015 m., Kai atkreipėme dėmesį į Moore'o įstatymo 3.0 būtinybę, nes puslaidininkių pramonės dėmesys nuo individualių lustų mažinimo buvo nukreiptas į SoC arba į prietaisus orientuotą modelį, kuriame akcentuota galimybių integracija ir energijos suvartojimo mažinimas. Šiuolaikinis mobilusis telefonas yra šios trečios rūšies integracijos pavyzdys, apjungiantis didelės raiškos ekraną, spartų korinį ir belaidį tinklą, jutiklinio ekrano sąsają, aukštos kokybės fotoaparatus, galinčius užfiksuoti ir nuotraukas, ir vaizdo įrašus, mažo nuotolio žibintuvėlis (dėka integruotos blykstės) ir 16–128 GB vidinės atminties. Visa ši galimybė yra derinama su didelės spartos sistema-mikroschema, kuri veikia gerokai viršija 1GHz.



3D integracija

3D kaupimo privalumai.

Kai kurioms technologijoms perėjimas nuo 2D prie 3D struktūrų bus daug paprastesnis nei kitų. Vienas pagrindinių iššūkių pritaikant 3D konstrukciją loginėms grandinėms, pvz., Procesoriams, yra tai, kad atminties tranzistorių sukrovimas ant loginių tranzistorių gali ištirpinti vieną ar abu sluoksnius, jei per daug šilumos sulaikoma matricoje. Mes jau matėme, kaip NAND blykstė keičiasi 3D gamyba, tačiau 3D procesorių tikimasi tik 2021–2024 m. Tikimasi, kad nuo šiol gamintojai integruos kitas medžiagas, tokias kaip silicio germanis (SiGe) arba III-V puslaidininkiai (puslaidininkiai iš periodinės lentelės III ir V grupių), kad pagerintų dabartinį našumą.

Energijos suvartojimas



Vienu momentu ITRS tai pakartojo mes taip pat aptarėme anksčiau ET yra tai, kad tai, kas yra pažanga, ir tai, kaip mes apibūdiname tą veiklos tobulinimą, ir toliau pabrėš mažą galią griežtai laikrodžio pažangai. Iš dalies taip yra dėl to, ko reikalauja rinka, ir iš dalies dėl riboto dabartinių medžiagų gebėjimo pasiekti aukštesnį laikrodžio rodiklį. Kaip parodyta aukščiau pateiktoje diagramoje, tikimasi, kad lygūs bus tik van der Waalo FET rungtynės didelės galios CMOS, kalbant apie absoliučią našumą, nors ir žymiai sumažėjus energijos suvartojimui. Termiškai suvaržytose aplinkose vdWFET ir exFET yra žymiai greitesni, kai jie yra apriboti iki 10 W / cm galiosdu.

Viena alternatyva, kurią siūlo ITRS, yra ta, kad galime pastebėti patobulinimų naudojant labai specializuotus heterogeninius branduolius, kurie naudoja arba unikalius funkcijų blokus, arba yra labai pritaikyti tam tikroms programoms. Tai buvo siūlomas sprendimas vadinamajam tamsaus silicio problema kad mes jau aptarėme anksčiau, ir tai palyginti lengva paaiškinti. Užuot sukūrę daugiasluoksnius blokus su vis daugiau panašių lustų, gamintojai dalį tos vietos panaudotų procesoriams, skirtiems konkrečioms užduotims, kurti. Konceptualiai tai reikštų, kad jūsų fotoaparatas gali turėti vieną dedikuotą procesorių, o kitos programos galėtų veikti su kitais branduoliais. Kai kuriuose mokslinių tyrimų projektuose buvo tiriamas mažų branduolių kūrimas, kad užduotys būtų tvarkomos programos lygiu, tačiau ITRS ataskaitoje į šią detalę nesigilinama.

NAND-vs-DRAM

Štai kaip NAND ir DRAM palyginami pagal įvairią metriką. Vaizdas dažniausiai buvo įdomus.



Vienas dalykas, kurį pateikia ITRS ataskaita, bet nebūtinai išplaukia iš karto ir sakoma, yra tai, kad tokio pobūdžio integraciją ir vokų stūmimą pamatysime daiktų interneto plėtros centre, prieš kalbant apie stalinius, nešiojamuosius ir kitus kompiuterius. panašiai. Priežastis yra paprasta ir, kaip jau minėta aukščiau: Šiuo metu silicio pramonė labai stengiasi sukurti lustus, kurie galėtų veikti vis mažiau ir mažiau, tuo pat metu gerindami energijos suvartojimą. Jei norite sukurti naujos kartos nešiojamąjį kompiuterį, energijos suvartojimas nuo 1W iki 0,75W yra didžiulis patobulinimas. Tačiau technologijos, leidžiančios sumažinti tą 0,25 W galią, gali būti netinkamos 15–140 W nešiojamųjų kompiuterių ir stalinių kompiuterių įrenginiams. Panašiai, norint sukurti 3D mikroschemas su integruotais procesoriais, reikalingas tinkamas šilumos išsklaidymas, o tai reiškia, kad pirmieji lustai, pasikliaudami šiais metodais, greičiausiai bus itin mažos galios įrenginiai - ne tokie nešiojamojo kompiuterio ar darbalaukio branduoliai.

Tiesą sakant, tai šiek tiek pasako, kad nors ITRS vykdomojoje santraukoje pateikiamos išsamios prognozės apie būsimus prietaisų dažnius, pralaidumą ir veikimo charakteristikas duomenų centre, mobiliajame ir visko internete (siūlomas daiktų interneto tęsėjas), nebandyti numatyti įprastų stalinių ir nešiojamųjų kompiuterių ateities. Artimiausia prognozuojama, kad iki 2029 m. Vidutiniame mobiliajame procesoriuje bus 25 programų procesoriai ir 303 GPU branduoliai, kurių maksimalus vieno komponento dažnis bus 4,7 GHz (greičiausiai sprogo dažnis).

Ataskaitos padariniai yra aiškūs: tiems, kurie siekia žymiai pagerinti procesoriaus našumą, geriausia bus to siekti naudojant naujas skaičiavimo architektūras, patobulintą kelių gijų sriegį arba apskritai patobulintą atminties našumą, o ne patobulinant neapdorotą laikrodžio greitį. Su „Intel“ įstrigęs bėdoje kai reikia teikti architektūros patobulinimai, mes nesulaikytume kvapo šiame fronte.

Copyright © Visos Teisės Saugomos | 2007es.com