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行业观察：绿色节能芯片也延续了摩尔定律

发布于：2024-06-06 编辑：匿名来源：网络

中国电子报戈登·摩尔刚刚去世，业界再次开始分析未来摩尔定律将如何演变。

目前的主流观点集中在“延续摩尔”、“超越摩尔”和扩展摩尔这三个分支路径，即通过芯片架构创新、异构集成或引入新材料。

更高的芯片性能和更低的成本。

但值得注意的是，性能和成本并不是集成电路技术发展的全部方面。

降低功耗也极其重要。

事实上，除了摩尔定律之外，还有几十年来指导芯片技术演进的“登纳德缩放比例”。

它是由 IBM 托马斯·沃森研究中心的科学家 Robert Dennard 提出的。

当年提出。

该定律指出，每平方毫米硅的功耗几乎是恒定的，并且随着晶体管密度的增加，每个晶体管的功耗会降低。

根据登纳德缩放定律，随着芯片尺寸的缩小，所需的电压和电流将会降低，芯片产生的功耗也会降低。

然而，登纳德定律在2006年开始明显放缓，并在2016年左右接近失效。

因为随着工艺线宽越来越接近物理极限，高工艺芯片意味着关键的栅极长度晶体管的元件越来越小。

晶体管越小，晶体管的漏电就会越严重，使得芯片越来越复杂。

当采用小工艺制造时，功耗不降反增，也造成严重的散热问题。

摩尔定律的减速和登纳德定律的失效，不断降低芯片工艺改进对芯片性能和节能带来的好处。

芯片能耗的增加给进入数字时代的人们带来了巨大的挑战。

例如，在人们日常工作中经常使用的个人电脑中，处理器已经占到电脑总能耗的30%以上。

手机作为芯片的主要用户，对先进工艺的需求一直走在行业前列。

但随着芯片功耗的代际效益逐渐降低，未来通过工艺改进实现功耗大幅降低的难度很大。

另一个发人深省的案例来自数据中心。

据报道，在爱尔兰，70个数据中心消耗了该国14%的能源，这表明处理器运行中的能源消耗是巨大的。

目前数据中心正在海底建设并由海水冷却。

随着ChatGPT热潮的持续，未来AI运算对算力的需求将会更加强烈，同时也会产生更大的能源消耗。

一些学者甚至预测，人工智能将消耗全球30%至50%的电力生产用于计算和冷却。

。

正因为如此，降低处理器运行过程中的能耗已成为集成电路行业的主要方向之一。

多年前，记者采访FinFET技术发明者、加州大学伯克利分校教授胡正明时就预言：“集成电路的发展道路并不一定要让线宽越来越小现在存储器已经向三维方向发展，我们当然希望它变得更小，但我们也可以通过其他方法来推动集成电路技术的发展，比如降低芯片的能耗。

”学术界说道。

很兴奋。

这个问题早已预见到，越来越多的企业和机构正在研究芯片节能问题。

但失去了工艺微缩降耗这一有力工具后，人们如何才能实现芯片降耗节能呢？记者采访多位专家得出结论，需要“挑细节”——从架构、芯片设计、软件、功能硬件、电源管理等不同层面开展工作。

这是一项系统性的工作。

英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院总监宋继强表示：“首先我们要有一个能够监控处理器各项运行指标的解决方案。

对于处理器设计来说，需要增加更多的测试点，可以遥测，利用系统工具更清晰地查看处理器的工作状态，比如哪些处理器运行得比较充分，哪些处理器闲置，哪些地方发生了数据阻塞等。

这样做的时候，我们可以更好地协调多核以及核之间的调度，包括多核之间的内存和缓存同步。

降低能耗的空间也很大，因为除了计算之外，芯片还有很大的空间。

能源消耗发生在数据的相互交换中。

如果CPU和GPU能够使用更好的协议通道进行通信，则可以减少大量的能耗。

“此外，单芯片平台之间、多芯片协同以及系统层面的节能设计，都有大量可以探索的要素。

ADI中国区销售副总裁赵传宇指出，通过创新的电源管理技术，客户可以实现比传统方法更好的节能解决方案。

另一个例子是，人们正在开发类脑计算技术，利用设备以与生物大脑相同的方式传输和处理信息，从而可以实现节能。

超低能耗胡正明曾指出：“线宽的缩小总是有一个限度的。

在某种程度上，没有经济效应可以驱使人们继续走这条路。

但我们不必一路走到底，我们也可以改变一个想法，也能达到我们想要达到的目标。

“这是摩尔定律的演变，工艺线宽并不是人们的终极追求，改变一种观念也能推动集成电路技术的发展。

苏州会议ACT国际将于今年5月在苏州举办一场会议，主题是“ “半导体先进技术创新发展与机遇大会”。

行业观察：绿色节能芯片也延续了摩尔定律

会议包括半导体制造与封装、化合物半导体先进技术与应用两个主题。

两场论坛以“CHIP中国研讨会”和“化合物半导体先进技术与应用大会”的形式同时举行。

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