CNET科技行者 9月21日 北京消息(文/孫封蕾): 戈登·摩爾這個快90歲的老爺子,看到今天的英特爾在推出10 納米制程工藝的時候,一定很欣慰,英特爾還經(jīng)過了半個多世紀之后,還在按照摩爾定律一步一步的走下去,并用實際行動證明:摩爾定律沒有死,在第四次工業(yè)革命到來的時候,依然有效。
這些年我們一直追隨的摩爾定律
1965年4月19日,《電子學(xué)》雜志(Electronics Magazine)第114頁發(fā)表了摩爾(時任仙童半導(dǎo)體公司工程師)撰寫的文章《讓集成電路填滿更多的組件》,文中語言的說道,當(dāng)價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔12個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。
戈登·摩爾的發(fā)現(xiàn)不基于任何特定的科學(xué)或工程理論,只是真實情況的影射總結(jié)。硅芯片行業(yè)注意到了這個定律,沒有簡單把它當(dāng)作一個描述的、預(yù)言性質(zhì)的觀察,而是作為一個說明性的,重要的規(guī)則,整個行業(yè)努力的目標。半導(dǎo)體行業(yè)為了保證所有的下游公司都能保持一致,所發(fā)布的預(yù)期技術(shù)及轉(zhuǎn)型路線圖也都是圍繞摩爾定律來建立的。隨著時間的遷移,戈登·摩爾也隨著可獲取的經(jīng)驗數(shù)據(jù),在1975年的時候,講定律中的翻倍時間修改為24個月。
在后來的30年時間里,簡單的幾何比例縮?。ㄊ剐酒纤性骷絹碓叫。┚捅WC了穩(wěn)速的收縮,驗證了摩爾的預(yù)測。到了2000年,顯然幾何比例到頭了,但是各種技術(shù)手段的發(fā)明使得該行業(yè)的發(fā)展跟上了摩爾定律的步伐。在90納米時,應(yīng)變硅發(fā)明了;45納米時,增加每個晶體管電容的分層堆積在硅上的新材料發(fā)明了;22納米時,三柵極晶體管的出現(xiàn)保證了縮小的步伐。
摩爾定律也在不斷的遇到挑戰(zhàn),甚至全球最知名的學(xué)術(shù)刊物《自然》雜志在2016年也曾發(fā)表文章說,摩爾定律真的到頭了。
《自然》發(fā)表的這篇文章也不是空穴來風(fēng),因為英特爾原計劃2016年推出14納米Skylakes的縮小版——10納米Cannonlake處理器跳票了。直到今天,英特爾才把它拿到了眾人面前。
今天:摩爾定律依然奏效
那么,今天亮相的英特爾Cannonlake 10 納米還在遵循摩爾定律嗎?英特爾公司執(zhí)行副總裁兼制造、運營與銷售集團總裁Stacy Smith給出了肯定的回答。
在英特爾,摩爾定律已經(jīng)在不同層面上奠定了英特爾的發(fā)展以及整個行業(yè)的進步。晶體管密度貫穿了英特爾的發(fā)展歷程,晶體管密度一直以來都在快速提升,英特爾每一代新的晶體管技術(shù)都會帶來一個巨大的突破,這就是摩爾定律的原動力。
其實,在英特爾發(fā)展的每一個節(jié)點,晶體管數(shù)量都會增加一倍,14納米和10納米制程技術(shù)都創(chuàng)了歷史紀錄,實現(xiàn)了超過平常制程工藝的更高的晶體管密度。制造成本正常的趨勢是不斷攀升,如果成本攀升但是晶體管微縮,事實上每個晶體管的成本是下降的,可以看到最后兩個節(jié)點的成本下降幅度是高于歷史趨勢的。這就證明了摩爾定律仍然有效。
Stacy Smith強調(diào),英特爾賣的不是晶體管而是成本。要做到這一點,英特爾要么讓晶片的尺寸不變,然后加入更多的性能和功能的晶體管,要么把晶片的尺寸縮小。遵循摩爾定律,就意味著英特爾在降低成本的同時,提高性能、增加功能。成本數(shù)據(jù)證明,摩爾定律也在推動成本的下降,保證摩爾定律未來持續(xù)有效。
如上圖所示,每個晶體管的成本隨著新一代的制程技術(shù)的誕生不斷地下降,節(jié)點之間時間在延長,對于英特爾、對于整個行業(yè)都是這樣,摩爾定律仍然能夠帶來同樣的效益,因為英特爾的微縮技術(shù)正在進一步發(fā)展。
“盡管從22納米、14納米、10納米制程技術(shù)可能中間的時間更長,但是14納米和10納米的晶體管密度都超過了以往的制程技術(shù),每一代我們邁出的步伐都在加大,這樣可以保證摩爾定律為我們指出的歷史趨勢。”Stacy Smith這句話給10納米Cannonlake的問世給出了解釋。
Stacy Smith所提到的,保證摩爾定律得以延續(xù)的技術(shù)核心,就是英特爾超微縮技術(shù)。
如上圖,14納米和10納米制程芯片,虛線指的是正常的摩爾定律的微縮尺寸。但是在圖中看到,超微縮技術(shù)的力量是非常強的,超微縮技術(shù)能夠讓14納米和10納米上的晶片面積縮小了0.5倍以上。這種情況下,帶來的直接的成本節(jié)省。
這是22納米和14納米產(chǎn)品的成本曲線。第一個用新制程技術(shù)的產(chǎn)品,成本肯定會高一些。但是第二個產(chǎn)品的成本就會出現(xiàn)甜頭,左邊是22納米的Ivybridge和Haswell,Haswell的22納米制程是英特爾最優(yōu)化成本的一個產(chǎn)品。
同樣的成本趨勢,從Broadwell到Skylake,Skylake和Haswell的成本非常類似。如果做一個比較,KabyLake 的成本比Haswell要低一些。
在成本類似的情況下,KabyLake有比Haswell的晶體管數(shù)量多了8億個,所以KabyLake全新更高類級的產(chǎn)品,成本因為架構(gòu)的完善仍然遵循摩爾定律來實現(xiàn)降低,所以摩爾定律仍然是一種真理的存在。
這里展示的是PC處理器每晶體管的加權(quán)平均成本。從2004年開始的每個晶體管的成本,正如剛才的摩爾定律曲線一樣,這張圖能夠充分展示踐行摩爾定律帶來的好處,盡管每個節(jié)點在拉長,但是仍然能夠獲得很多優(yōu)勢,以及每個技術(shù)的優(yōu)化。
拜摩爾定律所賜,英特爾的財務(wù)業(yè)績也是一個有力的說明。英特爾在不同領(lǐng)域的產(chǎn)品都是居于領(lǐng)先的位置,同時還有60%的利潤提升,摩爾定律仍在生效。
當(dāng)然,英特爾也不否認,半導(dǎo)體業(yè)界,競爭對手的產(chǎn)品路線圖在挑戰(zhàn)摩爾定律。
Stacy Smit用這樣一張圖標來直面這個問題。圖中,藍線代表英特爾,橙線是競爭對手。英特爾是按照摩爾定律在推動14納米制程技術(shù),競爭對手的曲線明顯偏離了摩爾定律。
也許有人會說,人家的10納米已經(jīng)有了,而英特爾與之平行的還是14納米產(chǎn)品。
但是仔細研究過就會明白,競爭對手10納米的制程技術(shù)的晶體管密度只相當(dāng)于英特爾14納米制程晶體管密度,英特爾呼吁業(yè)界,制程技術(shù)應(yīng)該以實踐來作為度量方式,而不是只局限于命名。
最后,英特爾想證明摩爾定律有效的最強有力話語,就是10納米晶圓的正式問世。
圖:英特爾公司執(zhí)行副總裁兼制造、運營與銷售集團總裁 Stacy Smith發(fā)布10納米晶圓
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