ARM 技術(shù)總監(jiān)：摩爾定律放緩，數(shù)字化正在升級(jí)

當(dāng)下，數(shù)字化升級(jí)成為諸多行業(yè)領(lǐng)域重要發(fā)展趨勢，作為核心的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力，AIoT技術(shù)的深度賦能加快了行業(yè)數(shù)字化升級(jí)的步伐。AIoT推動(dòng)著萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，不過從萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)，很大程度上也還依賴AIoT技術(shù)本身的升級(jí)迭代，算法、算力、數(shù)據(jù)的持續(xù)演進(jìn)缺一不可。

自1965年計(jì)算機(jī)工程先驅(qū)戈登.摩爾(Gordon Moore)提出至今，伴隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)走過了半個(gè)多世紀(jì)的“摩爾定律”第一次出現(xiàn)放緩的趨勢。芯片行業(yè)也隨之進(jìn)入了一個(gè)不確定的時(shí)代，在同樣的投入下，收益變得越來越低。所謂“摩爾定律”，即在價(jià)格不變的情況下，集成在芯片上的晶體管數(shù)量每隔18到24個(gè)月將增加一倍，計(jì)算成本呈指數(shù)型下降。這個(gè)規(guī)律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的神速，它讓人們相信，IC制程技術(shù)是可以呈現(xiàn)直線式的發(fā)展，通過先進(jìn)的工藝能讓IC產(chǎn)品持續(xù)地降低成本，同時(shí)提升產(chǎn)品性能。

毫無疑問，“摩爾定律”對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)世界意義深遠(yuǎn)。在回顧幾十年來半導(dǎo)體芯片業(yè)的進(jìn)展并展望其未來時(shí)，信息技術(shù)專家們說，在今后十多年里，“摩爾定律”可能還會(huì)適用。不過，以晶體管為基本單元的摩爾定律，即便能制成小于1納米，但無論如何也不可能小于一個(gè)原子。小于一個(gè)原子，晶體管本身就不復(fù)存在了。

如此算來，不考慮商業(yè)因素，最晚到本世紀(jì)中葉之前，摩爾定律必定完成其歷史使命。摩爾定律已經(jīng)走過了其最為輝煌的時(shí)段，進(jìn)入黃昏，隨之而來的，是以其為基石的半導(dǎo)體工業(yè)走過了爆炸式成長的時(shí)代之后，無可避免地將從朝陽產(chǎn)業(yè)變?yōu)橄﹃柈a(chǎn)業(yè)?！澳柖伞焙螘r(shí)失效?專家們對(duì)此眾說紛紜，但“摩爾定律”肯定不會(huì)在下一個(gè)50年繼續(xù)有效。隨著摩爾定律開始倒計(jì)時(shí)，一個(gè)由原理創(chuàng)新帶動(dòng)的新一波技術(shù)革命浪潮正悄悄向我們走來。

摩爾定律是比較獨(dú)特的，其不依賴客觀規(guī)律，但數(shù)十年來卻非常準(zhǔn)確。不過隨著半導(dǎo)體制程工藝面臨極限，摩爾定律逐漸失效。近日AMD首席技術(shù)官M(fèi)ark Papermaste在接受采訪的時(shí)候表示，摩爾定律正在放緩。

7 月 17 日消息 在 ARM 的一篇最新博客文章中，企業(yè)院士兼技術(shù)總監(jiān) Rob Aitken 指出，摩爾定律已經(jīng)遇到很大障礙，在工藝縮進(jìn)到原子尺度時(shí)，需要重新調(diào)整產(chǎn)品努力的方向，更多去關(guān)注每瓦性能的改進(jìn)。

Mark Papermaste表示，隨著制程工藝的提升，半導(dǎo)體工藝正在變得越來越昂貴，而且也無法像以前一樣大幅提升頻率了。7nm工藝確實(shí)帶來了不錯(cuò)的性能提升和功耗下降，但7nm也需要更多的光罩、阻抗和寄生問題。從中可以看出摩爾定律遇到了非常大的問題。

事實(shí)上按照AMD官方說法也能夠看出摩爾定律放緩的情況。AMD官方數(shù)據(jù)表示，從14nm升級(jí)至7nm，性能卻只有25%的提升，而且7nm+可能會(huì)面臨比較明顯的性能瓶頸。屆時(shí)性能提升可能很少，只能寄希望更先進(jìn)的制程工藝降低產(chǎn)品功耗了。

了解到，摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登?摩爾提出的，其核心內(nèi)容為：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過 18 個(gè)月便會(huì)增加一倍。換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。

不過，摩爾定律只是行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)之談，并非是自然科學(xué)定律，其在一定程度揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，但近年來，摩爾定律開始失效。

前臺(tái)積電CTO蔣尚義，在履新武漢弘芯總經(jīng)理兼首席執(zhí)行官后首次公開露面。在7月19日的集微半導(dǎo)體峰會(huì)上，蔣尚義發(fā)表演講，闡述當(dāng)前半導(dǎo)體形勢，提出未來全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑——先進(jìn)封裝技術(shù)帶來新的半導(dǎo)體世界。

隨著后智能手機(jī)時(shí)代的來臨，對(duì)芯片的要求各有不同，種類繁多，變化快，但量不一定大，目前的生態(tài)環(huán)境已不再適用。而半導(dǎo)體應(yīng)用市場的演變也觸發(fā)了新的商業(yè)契機(jī)，近年來多元化應(yīng)用需要各式芯片，芯片的需求更多元化，市場將不再掌握在少數(shù)廠商。

因而，為應(yīng)對(duì)上述技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的變化，解決封裝和電路板的瓶頸，通過集成系統(tǒng)來使得使芯片之間連接的緊密度和整體系統(tǒng)性能類似于單一芯片，從而使成本降低，效能增加。依據(jù)不同系統(tǒng)，針對(duì)各單元的特殊需求，選擇合適的單元經(jīng)由先進(jìn)封裝和電路板技術(shù)重新整合稱之為集成系統(tǒng)，這將是后摩爾時(shí)代的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)集成可由子系統(tǒng)集成開始，比如以往GPU與8個(gè)DRAM集成，通過先進(jìn)封裝整合成一顆芯片，大幅提升效能。

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，需要芯片具有更強(qiáng)的算力。萬物智能孕育了巨大的市場需求，但這個(gè)市場呈現(xiàn)高度碎片化且需求多樣性，這就要求芯片能夠更靈活更高效，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。同時(shí)，在對(duì)功耗敏感的場景下，依然能夠保持一個(gè)較高的算力，而可重構(gòu)計(jì)算正可以滿足這樣的需求。

兼顧了接近CPU可編程的靈活性的同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)接近ASIC芯片的高能效，可重構(gòu)架構(gòu)芯片的誕生可以說為AIoT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了全新的算力解決方案。

隨著摩爾定律的逐漸失效，進(jìn)入到后摩爾時(shí)代，面對(duì)這關(guān)鍵的三大挑戰(zhàn)，芯片技術(shù)有著怎樣的發(fā)展趨勢。

吳漢明表示，在后摩爾時(shí)代的發(fā)展過程中，高性能計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算、自主感知是集成電路產(chǎn)業(yè)的三大驅(qū)動(dòng)力，這三大驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)著技術(shù)研發(fā)的八個(gè)主要內(nèi)容，分別是邏輯技術(shù)、基本規(guī)則縮放、性能-功率-尺寸(PPA)縮放、3D集成、內(nèi)存技術(shù)、DRAM技術(shù)、Flash技術(shù)和新興非易失性內(nèi)存技術(shù)。目標(biāo)PPAC(性能、功率、面積、成本)在2～3年內(nèi)有一定的提升，提升幅度的范圍在15%～30%之間。

與此同時(shí)，后摩爾時(shí)代，芯片性能提升逐步放緩，意味著給了一直處于追趕狀態(tài)的我國而言是一個(gè)機(jī)會(huì)?！昂竽枙r(shí)代，對(duì)于追趕者一定是個(gè)機(jī)會(huì)。”吳漢明說道。