穿越60年的神話：摩爾定律最新發(fā)展(下）

 06摩爾定律（2023 版）

回到關(guān)于摩爾定律現(xiàn)狀的分歧。

如果您一直密切關(guān)注摩爾定律的辯論，那么您會發(fā)現(xiàn)上面Pat Gelsinger的引述并不代表他在該主題上的最新立場。就在英特爾Innovate 2023大會上展示這張幻燈片幾個月后……

（請注意強(qiáng)調(diào)的“每2年2次”）

Gelsinger將他的立場修改為：“摩爾定律本質(zhì)上是你能在X、Y方向上縮小，并能在X和Y方向上實(shí)現(xiàn)0.7倍的縮小，這樣你大約每兩年就能實(shí)現(xiàn)兩倍的增長，那是摩爾定律的黃金時代?，F(xiàn)在已經(jīng)不再是摩爾定律的黃金時代了，情況變得更加困難。所以我們現(xiàn)在實(shí)際上可能每三年才能實(shí)現(xiàn)一次翻倍，我們已經(jīng)看到了放緩的趨勢?！?/span>

所以今天，Gelsinger其實(shí)并不真正相信1975年版本的摩爾定律還在繼續(xù)（盡管注意到他在演講的后面部分對這些評論稍有保留）。

原來，我們關(guān)于摩爾定律是死是活的謎底在揭開盒子時產(chǎn)生，我們會發(fā)現(xiàn)薛定諤原先那不幸的貓其實(shí)已經(jīng)死了。不過，它的一個“近親”仍然活著。

公平地說，摩爾定律的含義存在一定程度的模糊性已經(jīng)很長一段時間了。戈登·摩爾本人在1995年表示：

“摩爾定律的定義已經(jīng)演變成幾乎涵蓋了與半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)的所有內(nèi)容，當(dāng)這些內(nèi)容在半對數(shù)紙上繪制時，大致呈一條直線?；仡櫰淦鹪匆员阆薅ㄆ涠x，我有些猶豫。”

我們試著總結(jié)一下：

節(jié)點(diǎn)縮小將持續(xù)一段時間，速度會放緩，但成本會越來越高。然而，摩爾定律不僅僅是關(guān)于縮小組件的。過去已經(jīng)有其他方式去“將更多組件壓縮至集成電路”，并且未來仍將繼續(xù)出現(xiàn)這樣的方式，包括摩爾所說的“設(shè)備智能”和“用小型功能構(gòu)建大型系統(tǒng)”，這些方式將繼續(xù)在一段時間內(nèi)支持（修訂版的）摩爾定律。最后，最有可能終結(jié)摩爾定律的是經(jīng)濟(jì)學(xué)，而非物理學(xué)。

摩爾之后

那么，當(dāng)節(jié)點(diǎn)縮小、小芯片、堆疊和其他改進(jìn)來源帶來的收益真正結(jié)束時，會發(fā)生什么呢？我們應(yīng)該持悲觀態(tài)度嗎？技術(shù)“進(jìn)步”會戛然而止嗎？

這張來自英偉達(dá)首席科學(xué)家Bill Dally在2023年通過IEEE Spectrum發(fā)布的幻燈片講述了一個不同的故事。

在過去十年中，“單芯片推理性能”提高了1000多倍，其中只有2.5倍直接來自流程改進(jìn)。

“要維持摩爾定律的進(jìn)步，需要投入數(shù)十億美元的投資，進(jìn)行一些非常復(fù)雜的工程技術(shù)，并帶來一系列國際問題。然而，所有這些僅僅為英偉達(dá) GPU性能提升貢獻(xiàn)了一小部分?！?/span>

實(shí)際上，單單“數(shù)字表示法”帶來的性能增益已經(jīng)超過了工藝改進(jìn)帶來的改善10倍以上。

當(dāng)然，這與以英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛命名所謂的黃氏定律（Huang's Law）有關(guān)：

黃氏定律是計算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的一個觀察的結(jié)果，即圖形處理單元（GPU）的技術(shù)進(jìn)步速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的中央處理單元（CPU）。

也許像數(shù)字表示和更復(fù)雜的指令這樣的增益是“一次性的”。它們不是摩爾定律在50多年里帶來的那種重復(fù)的、一致的“指數(shù)”增長模式的一部分。也許人工智能是如此之新，以至于這些巨大的收益變得令人期待。

然而，這種看法忽略了建立在這些制造工藝之上的整個現(xiàn)代計算堆棧的深度、復(fù)雜性以及相對的“新穎性”。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)屬于新領(lǐng)域，但整個計算堆棧的其他部分也不算陳舊。

 07超越摩爾

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》在2016年11關(guān)于摩爾定律終結(jié)的文章中使用了一個多次被重復(fù)的類比：

“如果汽車和摩天大樓自1971年以來以這樣的速度發(fā)展，現(xiàn)在最快的汽車速度將達(dá)到光速的十分之一；最高的建筑將達(dá)到月球的一半?！?/span>

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》指出，進(jìn)步將由三個領(lǐng)域的進(jìn)步來定義：軟件（以DeepMind的AlphaGo為例）、云以及新架構(gòu)。

最近，David Patterson一直在談?wù)摗坝嬎銠C(jī)架構(gòu)的新黃金時代”（參見David Patterson和John Hennessy的圖靈講座鏈接筆記）：

“Dennard縮放的終結(jié)、摩爾定律的終結(jié)以及標(biāo)準(zhǔn)微處理器性能增益的減速，并不是必須解決的問題，而是一旦認(rèn)識到它們，就能帶來驚人機(jī)遇的事實(shí)。在未來十年里，我們將見證計算機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的“寒武紀(jì)大爆炸”，這對學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的計算機(jī)架構(gòu)師來說是令人激動的時代?！?/span>

當(dāng)一個芯片上有數(shù)千億個晶體管時，仍有很多很多機(jī)會可以探索使用它們的新方法。

讓我們回到汽車的類比。沒有汽車版本的摩爾定律，汽車的速度沒有像1971年那樣提高數(shù)百萬倍，但在其他一系列重要指標(biāo)方面，它們已經(jīng)獲得了巨大的提升；如安全性、舒適性、可靠性等。

即使沒有縮小組件，計算機(jī)的發(fā)展前景也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽車。我們可以期待摩爾定律以各種形式終結(jié)，并對未來的許多機(jī)會持樂觀態(tài)度。

文章來源：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫