Если бы вы обратили внимание на новости на этой неделе, вы могли бы услышать что-то о Законе Мура, наконец, вздохнувшем последним, раздраженным дыханием. Конечно, закон Мура уже несколько раз объявлялся «мертвым» только для того, чтобы воскреснуть из-за нового типа кремния, процесса производства обновленных диодов или большой надежды на квантовые вычисления.
Так что же отличает это время?
Нанометрические контрольно-пропускные пункты
Закон Мура, впервые разработанный еще в первые дни вычислительной техники, предполагает, что объем доступной вычислительной мощности на любом конкретном чипе удваивается каждые 12 месяцев. Этот закон оставался неизменным до последних лет, так как производители, такие как Intel и AMD, боролись против материалов, используемых для печати процессоров (кремний), и природы самой физики.
Проблема, с которой сталкиваются производители микросхем, лежит в мире квантовой механики. На протяжении большей части истории современной вычислительной техники закон Мура был постоянным и надежным способом, с помощью которого как производители, так и потребители могли наметить, насколько мощными они могут ожидать работу следующей линейки новых процессоров, основываясь на технологиях своих предшественников.
Чем меньше места между каждым транзистором, тем больше их можно уместить на одном кристалле, что увеличивает количество доступной вычислительной мощности. Процессоры каждого поколения оцениваются по производственному процессу, измеряемому в нанометрах. Например, процессоры Intel Broadwell 5-го поколения имеют логические вентили с номиналом «22 нм», которые обозначают пространство, доступное между каждым транзистором на диоде ЦП.
В более новом поколении процессоров Skylake 6-го поколения используется 14-нм технологический процесс с 10-нм технологическим процессом, который должен заменить собой примерно 2018 год. Эта временная шкала представляет собой замедление закона Мура до такой степени, что оно больше не соответствует руководящим принципам, которые изначально были установлены для Это. В некоторых отношениях это можно назвать «смертью» закона Мура.
Квантовые вычисления на помощь
В настоящее время есть две технологии, которые могут вернуть пружину на шаг Мура: квантовое туннелирование и спинтроника.
Не вдаваясь в технические аспекты, квантовое туннелирование использует туннельные транзисторы, которые могут использовать интерференцию электронов для обеспечения согласованных сигналов при малых размерах, в то время как спинтроника использует положение электрона на атоме для захвата магнитного момента.
Впрочем, может пройти некоторое время, пока любая из этих технологий не будет готова к полномасштабному коммерческому производству, а это значит, что до тех пор мы можем видеть, что процессоры принимают другой оборот с низким энергопотреблением по сравнению с высокой мощностью.
Решения с низким энергопотреблением
На данный момент такие компании, как Intel, заявляют, что вместо того, чтобы расставлять приоритеты в потребностях в сырой мощности или тактовой частоте, процессорам придется начать фактически снижать количество потребляемой ими энергии в пользу повышения эффективности.
Это изменение в технологии обработки, которое уже происходит в течение ряда лет благодаря смартфонам, но теперь давление, чтобы включить устройства, подобные тем, которые находятся под эгидой Интернета вещей, в эту же категорию, меняет наше представление о ЦП в целом.
Предполагается, что по мере того, как мы начнем внедрять больше технологий, использующих квантовую механику, основным процессорам придется некоторое время замедляться, прежде чем они смогут наверстать упущенное, поскольку индустрия проходит через фазу перехода между двумя поколениями технологии печати на процессорах.
Конечно, всегда будет спрос на процессоры, которые смогут максимально быстро запускать игры и приложения на настольных ПК. Но этот рынок сокращается, и ультраэффективная обработка с низким энергопотреблением по-прежнему будет предпочтительным выбором, поскольку все больше мобильных устройств и устройств IoT начинают доминировать на рынке в целом.
