The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy
Sommario:
- Intel: Costruire sulle spalle dei giganti
- fumano
- Sicuramente, per il breve termine. Sicuramente no, a lungo termine. A volte nel futuro, gli esperti non sanno esattamente quando il silicio raggiungerà i suoi limiti e semplicemente non sarà più in grado di essere spinto oltre. I produttori di chip dovranno passare a un altro materiale.
- E soprattutto, se tutti i pezzi disparati del puzzle per le prestazioni del PC si rivelano efficaci,
Non ci sono due modi per aggirarlo: il PC sta rallentando con l'età.
Potrebbe essere un po 'duro -I computer sono più veloci e più piccoli che mai, ma le prestazioni del processore semplicemente non stanno avanzando al passo con il passato. Un tempo, i salti dal 50 al 60 percento nelle prestazioni annuali erano comuni. Ora, dal 10 al 15 percento i miglioramenti sono la norma.
Fortunatamente, i computer più vecchi di cinque anni possono ancora affrontare le attività quotidiane bene, quindi il rallentamento delle prestazioni non è un problema enorme. Inoltre, è bello non dover sostituire il PC ogni due anni durante un'economia in calo. Ma la tecnologia non progredisce attenendosi allo status quo. Il futuro ha bisogno di velocità !
"Non penso che ci siano ifs o buts a questo proposito.Le architetture eterogenee sono la via del futuro."Fortunatamente, il i più grandi nomi nei processori per PC non sono soddisfatti dello status quo. I produttori di chip stanno lavorando furiosamente per risolvere i problemi posti dal rallentamento della Legge di Moore e dall'aumento del muro di potere, nel tentativo di mantenere il pedale delle prestazioni sul metallo.
Quindi quali tipi di trucchi radicali hanno le maniche? ? Diversi tipi, in realtà, e ognuno ha un grande potenziale per il futuro. Diamo un'occhiata dietro le quinte.
Intel: Costruire sulle spalle dei giganti
Possiamo appaltare le ridotte prestazioni di oggi di una rottura della legge di Moore? Non proprio. La linea leggendaria di Moore potrebbe essere erroneamente citata erroneamente per parlare delle prestazioni della CPU, ma la lettera della legge ruota attorno al numero di transistor su un circuito che raddoppia ogni due anni.
Mentre altri produttori di chip hanno faticato a ridurre i transistor e spremerne di più su un chip, Intel, la società che Moore ha co-fondato, ha tenuto il passo con la legge di Moore sin dal momento in cui è stata pronunciata, un risultato che può essere posto ai piedi del piccolo esercito di ingegneri di Intel. Non solo ingegneri, tuttavia. Ingegneri abili.
I transistor diventano più affollati, i problemi di riscaldamento e di efficienza energetica diventano problemi importanti. Ora che i transistor raggiungono dimensioni quasi infinitamente piccole, ciascuno dei transistor da oltre un miliardo di chip Intel Ivy Bridge misura 22 nanometri (nm), o circa 0,000000866 pollici - conquistando quei problemi prende il pensiero creativo.
"Non c'è dubbio che sta diventando difficile ", ha detto Chuck Mulloy, direttore tecnico di Intel, in un'intervista telefonica. "Realmente, veramente difficile, voglio dire, siamo a livello atomico."
Per mantenere i progressi a-rollin ', Intel ha apportato alcune modifiche significative al design di base dei transistor nel passato decennio. Nel 2002, la società ha annunciato che stava passando al cosiddetto "silicio deformato", che ha aumentato le prestazioni del chip dal 10 al 20 percento deformando leggermente la struttura dei cristalli di silicio. Nello specifico, poiché i transistor continuano a ridursi, soffrono di una maggiore perdita di elettroni, che li rende molto meno efficienti. Due recenti ritocchi combattono la perdita in modi nuovi.
Senza diventare troppo geek, la società ha iniziato scambiando gli isolanti standard del biossido di silicio dei transistor in favore di più efficienti isolatori "high-k metal gate" durante il suo passaggio al Processo di produzione a 45 nm. Sembra semplice, ma in realtà è stato un grosso problema. Ciò è stato seguito da un cambiamento ancora più monumentale, con l'introduzione della tecnologia a transistor "tri-gate" o "3D" negli attuali chip Intel Ivy Bridge.
Immagine IntelAn che confronta il flusso di elettroni attraverso planari (a sinistra) e tri- gate (a destra) transistor. Gli elettroni nei transistor tri-gate fluiscono sul piano verticale, rispetto al flusso piatto dei tradizionali transistor planari.
I tradizionali transistor "planari" hanno una coppia di "porte" su entrambi i lati dei canali che trasportano gli elettroni. I transistor Tri-gate hanno frantumato quel pensiero bidimensionale con l'aggiunta di una terza porta oltre il canale, collegando le due porte laterali. Il design migliora l'efficienza riducendo le perdite riducendo al contempo il fabbisogno di energia. Di nuovo, sembra semplice, ma la produzione di transistor tridimensionali richiede una precisione tecnica immensa. Al momento, Intel è l'unico produttore di processori per la produzione di chip con transistor 3D. Che cosa succederà per Intel? La compagnia non sta dicendo. In effetti, Mulloy afferma che qualsiasi tecnologia che la
azienda potrebbe utilizzare come il cosiddetto processo di fabbricazione ultravioletta di estrema litografia di prossima generazione, entra in un "buco nero" del PR anni prima che Intel la introducesse nei suoi chip. Ma, ha sottolineato, i precedenti miglioramenti sopra discussi non si fermano solo quando vengono introdotti al pubblico. "Le persone tendono a pensare" Intel ha usato questo, ora sono pronti alla prossima cosa, "" Mulloy disse. "Il silicio teso non è andato via quando abbiamo aggiunto le funzionalità del gate in metallo ad alta frequenza: il gate in metallo ad alta frequenza non è andato via quando siamo andati ai transistor tri-gate, stiamo ancora costruendo e migliorando. alla quarta generazione di silicon strained, la terza generazione di gate in metallo high-k, ei nostri imminenti chip 14nm saranno la seconda generazione di tri-gate. " La migliore tecnologia di chip là fuori continua a migliorare, in altre parole.
Oh, e per quello che vale, Intel pensa che la Legge di Moore continuerà senza sosta per almeno
almeno
altre due generazioni di transistor-shrink. AMD: Parallel computing fino Tuttavia, Intel non è l'unico produttore di chip in città. Anziché scommettere puramente sui miglioramenti della tecnologia a transistor, la rivale AMD ritiene che il futuro delle prestazioni dipenda dal taglio delle CPU, spostando parte del carico di lavoro ad altri processori che potrebbero essere più adatti per compiti particolari. I processori grafici, ad esempio
fumano
attraverso attività che richiedono una moltitudine di calcoli simultanei, come il cracking delle password, il mining di Bitcoin e molti usi scientifici. Hai mai sentito parlare di computing parallelo? Ecco di cosa stiamo parlando. AMD Il design di un'APU AMD costruita secondo gli standard HSA.
"L'ingresso in nodi più piccoli sul lato del transistor aumenta le prestazioni della [CPU] da 6 a 8 a
10 percento, anno dopo anno ", afferma Sasa Marinkovic, un produttore senior di marketing tecnologico presso AMD. "Ma aggiungere una GPU con le capacità di calcolo della GPU offre guadagni molto più grandi: ad esempio, per Internet Explorer 8 a IE9 l'aumento delle prestazioni è stato del 400% - quattro volte le prestazioni della generazione precedente, ed è tutto grazie a [IE9's] Accelerazione GPU. " " Vediamo quel tipo di salto di prestazioni che gioca nell'inviluppo di potere di oggi, o puoi ridurre notevolmente la potenza e vedere la stessa prestazione [che hai oggi] ", dice Marinkovic. AMD si sta avvicinando a un'architettura di sistema eterogenea, come viene chiamato il metodo di distribuzione del carico di lavoro tra diversi processori su un singolo chip, nelle sue popolari unità di elaborazione accelerata o APU, inclusa quella che alimenta la prossima console di gioco PlayStation 4. Le APU contengono core CPU tradizionali e un grande core grafico Radeon sullo stesso die, come mostrato nello schema a blocchi sopra. La CPU e la GPU nelle APU Kaveri di prossima generazione condivideranno lo stesso pool di memoria, rendendo ancora più nitide le linee e offrendo prestazioni ancora più veloci.
AMD non è l'unico produttore di chip a sostenere l'idea del calcolo parallelo. La società era un membro fondatore della HSA Foundation, un consorzio di top chip maker - sebbene
sans
Intel e Nvidia - che stanno lavorando insieme per creare standard che dovrebbero rendere più facile la programmazione per il calcolo parallelo in futuro. È una buona cosa che le aziende leader del settore forniscano la spina dorsale della visione della HSA Foundation, perché affinché il grande ed eterogeneo futuro del parallel computing possa realizzarsi, i programmi e le applicazioni devono essere scritti in modo specifico per trarre vantaggio dal progetti hardware HSA Foundation
"Il software è la chiave", ammette Marinkovic. "Quando guardi le APU con [piena compatibilità HSA] e senza HSA completa, il software dovrà cambiare, ma sarà un cambiamento in meglio … Dove vogliamo arrivare è codice-una volta, e usare ovunque. hai l'architettura HSA in tutte queste diverse società della HSA Foundation, spero che tu possa scrivere un programma per un PC ed eseguirlo sul tuo smartphone o tablet con alcune piccole modifiche o compilazioni. "
Supporto per l'accelerazione hardware sta aumentando tra gli sviluppatori di software, sebbene la maggior parte dei programmi gestisca in qualche modo una grafica intensiva. Internet Explorer e Flash sono sul carro, per esempio. Proprio la scorsa settimana, Adobe ha annunciato che stava aggiungendo il supporto OpenCL per la versione Windows di Premiere Pro. Secondo i rappresentanti, gli utenti con scheda grafica o APU discreta AMD potranno sfruttare l'accelerazione GPU per modificare video HD e 4K in tempo reale o esportare video fino a 4,3 volte più velocemente rispetto al software non accelerato di base.
"I non pensare che ci sia un if o un solo ma su questo ", dice Marinkovic. "Architetture eterogenee
sono
la via del futuro." OPEL: Così lungo, silicio, ciao, arseniuro di gallio! Ma quel futuro è basato sulla tecnologia del silicio, come è l'informatica di oggi?
Sicuramente, per il breve termine. Sicuramente no, a lungo termine. A volte nel futuro, gli esperti non sanno esattamente quando il silicio raggiungerà i suoi limiti e semplicemente non sarà più in grado di essere spinto oltre. I produttori di chip dovranno passare a un altro materiale.
MITLa vista di un transistor di arseniuro di gallio indio fabbricato da ricercatori del MIT.
Quel giorno è molto lontano, ma i ricercatori stanno già esplorando alternative. I processori di grafene ricevono molto clamore come potenziale successore di silicio, ma OPEL Technologies pensa che il futuro risieda nell'arseniuro di gallio.
OPEL ha appena abbandonato la fase R & D e non ha provato a fare transistor a Ivy Bridge Dimensioni 20nm, ma la società sostiene che a 800nm, i processori di arseniuro di gallio sono più veloci rispetto al silicio attuale
e
utilizzano circa la metà della tensione. "Se si voleva abbinare la velocità dei processori di silicio di oggi, a all'incirca una frequenza di clock di 3 GHz, non è necessario scendere fino a 20 o 30 nanometri ", afferma il dott. Geoffrey Taylor, scienziato capo OPEL. "Diamine, probabilmente potresti colpirlo a 200 nm." E questo sta usando la tecnologia planare, non
transistor 3D. Uno dei maggiori problemi di qualsiasi alternativa al silicio è che il silicio è la tecnologia più avanzata al mondo, con miliardi investiti nella produzione di processori di silicio per massima efficienza. Sarà difficile convincere Intel, AMD, ARM e la HSA Foundation a rinunciare a tutto questo per un nuovo materiale. OPEL afferma che la sua tecnologia ha una grande sovrapposizione con gli attuali metodi di fabbricazione del silicio. "È scalabile ed è compatibile con CMOS", afferma il direttore esecutivo Peter Copetti. "Questo è molto importante: nelle nostre discussioni con diverse fonderie e società di semiconduttori, la prima cosa che chiedono è" Devo riorganizzare le mie strutture? " L'investimento qui è minimo perché il nostro sistema è complementare a ciò che è là fuori in questo momento. " OPEL dice anche che i suoi wafer sono riutilizzabili.
Agenzia spaziale europeaUn'Agenzia spaziale europea camera pulita per la produzione di chip.
La International Technology Roadmap for Semiconductors ha identificato l'arseniuro di gallio come potenziale sostitutivo del silicio tra il 2018 e il 2026. C'è ancora un sacco di test e transizioni da fare prima che l'arsenuro di gallio catturi
del mercato dei processori PC tradizionali ma se anche una minima parte delle affermazioni di OPEL è vera, la sua tecnologia potrebbe benissimo alimentare i processori del futuro. Bene, almeno fino a quando non creeremo i transistor molecolari o il calcolo quantico. Ma questo è tutto un altro articolo … Stringere verso un domani che si sta sciogliendo faccia a faccia
Quindi, dopo tutto quello che - wow! - hai un'idea migliore di dove è diretto il futuro delle prestazioni del PC. Le iniziative di Intel, AMD e OPEL affrontano ognuna grandi problemi in modi decisamente diversi, ma questa è una buona cosa. Dopo tutto, non vuoi tutte le tue potenziali uova in un singolo paniere.
E soprattutto, se tutti i pezzi disparati del puzzle per le prestazioni del PC si rivelano efficaci,
potrebbero
fondersi teoricamente in Modo simile a Voltron per creare un potente processore di arseniuro di gallio a tripla gate GPU che può far saltare in aria anche i più potenti processori Core i7 di oggi. La curva delle prestazioni di oggi potrebbe essere appiattita, ma il futuro non ha mai guardato così bestiale
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