Moore Yasası nedir ve neden ölüyor?

Son on yılda teknoloji medyasına dikkat ediyorsanız muhtemelen Moore Yasasını duymuşsunuzdur ve görünüşe göre nasıl ölüyor. Ne yazık ki, standart bir haberde Moore Yasasının ne olduğunu ve tam olarak nasıl öldüğünü anlatmak zor. Moore Yasası hakkında bilmeniz gereken her şeyi, işlemciler için ne anlama geldiğini, insanların neden bunun sona erdiğini söylediğini ve şirketlerin geçici çözümleri nasıl bulduklarını burada bulabilirsiniz.

Çip endüstrisinin onlarca yıldır nasıl çalıştığını gösteren tanımlayıcı bir yasa

Moore Yasası, Intel'in kurucu ortağı Gordon Moore tarafından 1965 yılında icat edildi ve her iki yılda bir transistör sayısının (temel olarak bir işlemcideki en küçük bileşen) iki katına çıkacağını öngörüyor. Yani bir yıl içinde yapabileceğiniz en büyük çipi yapıyorsanız, iki yıl sonra iki kat daha fazla transistöre sahip bir çip yapabilmelisiniz. Endüstri bir yılda bir milyon transistörlü bir işlemci üretebiliyorsa, iki yıl içinde iki milyon transistörlü bir çip mümkün olmalıdır.

Bu büyük ölçüde çiplerin, adı verilen bir şey aracılığıyla üretilme şekliyle ilgilidir. süreç düğümü. Her yeni sürecin bir öncekinden daha yoğun olması gerekiyor, bu da endüstrinin Moore Yasası öngörülerini onlarca yıldır karşılamasını sağlıyor. Transistörleri arttırmaya devam etmek için yoğunluğun neden gerekli olduğunu merak ediyor olabilirsiniz; neden her yıl daha büyük bir çip yapmıyorsunuz? Tek bir çip ancak bu kadar büyük olabilir. Şimdiye kadar büyük hacimde üretilen en büyük çipler en fazla 800mm2 olup avucunuza rahatlıkla sığabilecek büyüklüktedir. Bu nedenle, bir çipe daha fazla transistör yerleştirmek için daha yüksek yoğunluk gereklidir.

Bilgisayar tarihinin büyük bölümünde, üretim şirketleri (halk dilinde fabrikalar olarak anılırlar) her iki yılda bir yeni süreç düğümleri başlatabildiler ve Moore Yasasını uygulamaya devam ettirebildiler. Ek olarak, yeni düğümler frekansı (bazen basitçe performans olarak da adlandırılır) ve güç verimliliğini de geliştirdi; En son veya en son ikinci süreci kullanmak, bir şey yapmadıkları sürece genellikle şirketlerin istediği şeydir. temel. Moore Yasası sorgulanamaz bir şeydi ve olduğu gibi kabul edildi.

Moore Yasası nasıl ölüyor?

Sektör, her yıl yeni düğümlerden oluşan sos dizisinin sonsuza kadar devam etmesini bekliyordu, ancak bunların hepsi 21. yüzyılda çöktü. Endişe verici işaretlerden biri, daha kompakt transistörlerin daha yüksek saat hızlarına ulaşabileceğini öngören Dennard ölçeklendirmesinin sona ermesiydi, ancak bu, 2000'li yılların ortalarında 65 nm sınırı civarında artık geçerli değildi. Bu kadar küçük boyutlardaki transistörler, hiçbir fizikçinin öngöremeyeceği yeni davranışlar sergiliyordu.

Ancak Dennard ölçeklendirmesinin sonu, 2010'ların başında dünyadaki neredeyse her fabrikanın 32 nm civarında karşılaştığı krizle karşılaştırıldığında hiçbir şey değildi. Transistörleri 32nm'nin altına indirmek son derece zordu ve Intel, yıllarca 32nm'den sonraki tam yükseltme olan 22nm düğümüne başarıyla geçiş yapan tek şirket oldu. Intel'in rakipleri ancak 2010'ların ortalarına kadar yetişebildi ancak o zamana kadar sektör önemli ölçüde değişti.

Yukarıdaki grafik, belirli bir yıl ve nesilde sektör lideri düğümler oluşturabilen şirketlerin yıllar içindeki sayısını göstermektedir. Bu sayı yıllardır azalıyordu ancak 2000'lerin sonlarından 2010'ların başlarına kadar istikrar kazanmış gibi görünüyordu. Daha sonra şirketler 32 nm'nin ötesine geçmenin ne kadar zor olacağını anlayınca havlu attılar. On dört ileri teknoloji ürünü fabrika 45 nm'ye ulaştı, ancak bunlardan yalnızca altısı 16 nm'ye ulaştı. Bugün bu fabrikalardan yalnızca üçü hâlâ en ileri teknolojiye sahip: Intel, Samsung ve TSMC. Ancak çoğu kişi Samsung ya da Intel'in eninde sonunda kaybedenler arasına katılmasını bekliyor.

Bu yeni düğümleri geliştirebilen şirketler bile eski düğümlerin nesilden nesile kazanımlarını karşılayamıyor. Talaşları daha yoğun hale getirmek zorlaşıyor; TSMC'nin 3nm düğümü aslında önbelleği küçültmeyi başaramadıki bu felakettir. Yoğunluk kazanımları her nesilde azalırken, üretim daha pahalı hale geliyor ve bu da Transistör başına maliyet 32nm'den bu yana sabit kalıyor, bu da işlemcilerin daha düşük fiyatlara satılmasını zorlaştırıyor Fiyat:% s. Performans ve verimlilik iyileştirmeleri de eskisi kadar iyi değil.

Bütün bunlar bir araya geldiğinde insanlar için Moore Yasasının ölümü anlamına geliyor. Bu sadece transistörlerin iki yılda bir ikiye katlanamamasıyla ilgili değil; bu, fiyatların yükselmesi, performansta duvarlara çarpmak ve verimliliği eskisi kadar kolay artıramamakla ilgili. Bu, tüm bilgisayar endüstrisi için varoluşsal bir sorundur.

Şirketler ölürken bile Moore Yasası'nın beklentilerini nasıl karşılıyor?

Moore Yasasının ölümü inkar edilemez şekilde büyüyen bir sorun olsa da, her yıl önemli oyunculardan yenilikler geliyor. bunların çoğu, sektörü yıllardır rahatsız eden üretim sorunlarını tamamen aşmanın yollarını buluyor. Moore Yasası transistörlerden bahsederken, Moore Yasasının ruhu yalnızca geleneksel Nesilden nesile performans iyileştirmeleri ve endüstrinin elinde çok sayıda araç var, hatta mevcut olmayan araçlar on yıl önce.

AMD ve Intel'in chiplet teknolojisi (Intel'in buna fayans dediği) yalnızca Moore Yasasının performans beklentilerini değil, aynı zamanda transistör beklentilerini de karşıladığını kanıtladı. Tek bir çipin ancak bu kadar büyük olabileceği doğru olsa da teorik olarak tek bir işlemciye çok sayıda çip ekleyebilirsiniz. Bir çiplet aslında tam bir işlemci oluşturmak için diğer çiplerle eşleştirilen küçük bir çiptir. AMD'nin 2019'da yongaları benimsemesi, şirketin masaüstü ve sunucularda sunduğu çekirdek sayısını iki katına çıkarmasına olanak tanıdı.

Ek olarak, çipletler özelleştirilebilir ve teknolojinin ölmekte olan Moore Yasası karşısında gerçekten parladığı yer burasıdır. Önbellek daha yeni düğümlerde gerçekten daralmadığına göre, neden tüm önbelleği daha eski, daha ucuz düğümleri kullanan yongalara ve işlemci çekirdeklerini en yeni düğüme sahip yongalara yerleştirmiyorsunuz? AMD'nin yaptığı da bu 3D V-Önbellek ve RX 7900 XTX gibi üst düzey RX 7000 GPU'larda bellek önbelleği ölür (veya MCD'ler). Bazıları en iyi CPU'lar Ve en iyi GPU'lar Chiplet'ler olmadan AMD'den mümkün olmazdı.

Öte yandan Nvidia gururla ilan etti Moore Yasasının ölümü ve her şeyin yapay zekaya bağlanması. Yapay zeka özellikli Tensor çekirdekleri aracılığıyla iş yüklerini hızlandırarak performans kolayca iki katına veya daha fazlaya çıkabilir; dolayısıyla Nvidia yongalara hiç dokunmadı. Ancak yapay zeka kesinlikle daha yazılım yoğunluklu bir çözümdür. DLSSNvidia'nın AI destekli çözünürlük yükseltme teknolojisi, hem oyun geliştiricilerinin hem de Nvidia'nın oyunlara uygulanması için çaba gerektiriyor ve DLSS de mükemmel değil.

Bu ikisinin dışında kalan tek seçenek, işlemcilerin mimarisini iyileştirmek ve aynı sayıda transistörden daha fazla performans elde etmektir. Bu yol, tarihsel olarak şirketler için çok zor olmuştur ve yeni nesiller de işlemciler mimari iyileştirmeler getiriyor, performans artışı genellikle tek haneli seviyelerde yüzdeler. Ne olursa olsun, çip tasarımcılarının bundan sonra mimari yükseltmelere daha fazla odaklanması gerekebilir çünkü bu sadece bir aşama değil.