本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,,不構(gòu)成任何投資建議,。 3月24日,英特爾創(chuàng)始人,、摩爾定律的創(chuàng)始人,,戈登·摩爾先生,在夏威夷家中去世,,享年94歲,。 1968年,戈登·摩爾和他老同事羅伯特諾伊斯一起創(chuàng)辦了一家芯片公司,,幾十年來,,這家小公司不斷成長(zhǎng),最終成為當(dāng)今最具影響力的芯片巨頭——英特爾,。 除了創(chuàng)辦英特爾,,戈登·摩爾親手寫下的摩爾定律,早已被半導(dǎo)體行業(yè)的奉為圭臬。這些年來,,在摩爾定律的指引下,,集成電路行業(yè)發(fā)展從未停止腳步,一步步走到今天,。
1965年4月19日,摩爾應(yīng)《電子》雜志的邀請(qǐng),,在《電子》雜志創(chuàng)刊35周年之際,,發(fā)表了一篇著名的論文,其核心觀點(diǎn)是:在未來十年,,價(jià)格不變的前提下,,最先進(jìn)的集成電路面積所能容納的元件數(shù)量將以約每年一倍的速度增加。這一理論后經(jīng)過略微修改,,成為現(xiàn)在人盡皆知的:每過18個(gè)月-24個(gè)月,,單位面積內(nèi)晶體數(shù)量翻倍,但是價(jià)格不變,。50年以來,,神奇的摩爾定律一直精確了預(yù)測(cè)著芯片制造工藝的發(fā)展,連戈登摩爾自己都對(duì)此驚訝不已,,在2019年的一個(gè)視頻里,,他直呼自己都沒有想到,現(xiàn)在的晶體管工藝尺寸已經(jīng)只有他預(yù)測(cè)的百分之一了,。圖片來源:ASML的一個(gè)關(guān)于摩爾定律的采訪他本人的視頻曾經(jīng)有網(wǎng)友問我,,為什么人類要花大把精力,投入天量的資源去做微縮晶體管尺寸這樣的事,?從狹義上講,,不斷微縮的晶體管尺寸,且同比例降低功耗,,能提高集成度,,可以改善功耗,提高性能,,使得下一代芯片對(duì)比上一代有更大進(jìn)步,,這是符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律。特別是現(xiàn)在大數(shù)據(jù)計(jì)算與大模型訓(xùn)練大行其道,,對(duì)芯片算力提出更高的要求,,畢竟現(xiàn)在計(jì)算量是指數(shù)級(jí)提高。從廣義上講,,在電子的世界里,,更小的晶體管帶來更高的集成度,更高集成度帶來更豐富的功能性和更強(qiáng)悍的性能,最終促進(jìn)集成電路行業(yè)的發(fā)展,,而集成電路水平的不斷提高,,帶動(dòng)了整個(gè)電子行業(yè)的發(fā)展,解放并提高生產(chǎn)力,,成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱,。我們必須理解摩爾定律并不是死摳18個(gè)月內(nèi)晶體管是否能繼續(xù)微縮50%,而是要理解成其精髓——更高的集成度,,帶來更強(qiáng)的性能,,帶來未來的無限可能性。作為英特爾的死對(duì)頭英偉達(dá),,前幾天老黃還親口向世人宣布,英偉達(dá)的cuLitho計(jì)算光刻平臺(tái)會(huì)干掉4萬臺(tái)CPU服務(wù)器,,讓計(jì)算光刻效率提升40倍,。cuLitho是英偉達(dá)秘密研發(fā)四年,向芯片制造業(yè)甩出一枚技術(shù)“核彈”——通過突破性的光刻計(jì)算庫cuLitho,,將計(jì)算光刻加速40倍以上,,使得2nm及更先進(jìn)芯片的生產(chǎn)成為可能。全球最大晶圓廠臺(tái)積電,、全球光刻機(jī)霸主阿斯麥,、全球最大EDA巨頭新思科技均參與合作并引入這項(xiàng)技術(shù)。此話一出對(duì)CPU霸主的英特爾而言,,像是又一場(chǎng)宣戰(zhàn),。回想去年2022年10月,英偉達(dá)的老黃親口表示摩爾定律早已死了,,隨后英特爾CEO基辛格在13代酷睿處理器的發(fā)布會(huì)上回?fù)簦骸拔抑来蠹叶荚跔?zhēng)論摩爾定律是否死了,,我的答案是,沒有,!”盡管英特爾依然是這個(gè)世界上芯片制造能力最強(qiáng)的公司,,不過,行業(yè)認(rèn)為英特爾已經(jīng)大不如以前了,。自28nm HKMG工藝英特爾把全行業(yè)都帶到坑里去之后(金屬柵極用的是鋁問題巨多),,英特爾在集成電路工藝制造上確實(shí)已經(jīng)不像以前能獨(dú)霸全球,三星,,臺(tái)積電等公司的制造水平早已經(jīng)追上,,甚至反超。而且從摩爾定律的角度考慮,,隨著工藝演進(jìn),,每一代芯片的開發(fā)成本,,設(shè)計(jì)成本,以及建廠成本,,已經(jīng)如同滾雪球一樣越來越高,,臺(tái)積電的2nm新廠的建廠投入折合人民幣已經(jīng)上千億元,堪稱是天文數(shù)字一般,,這導(dǎo)致當(dāng)期晶體管成本早已經(jīng)不像從前那樣越來越便宜,,而是越來越貴。不降反升的晶體管成本意味著摩爾定律早已難以為繼,。所以老黃說摩爾定律已死,,這個(gè)說法也不能說他完全錯(cuò)。但是筆者認(rèn)為,,狹義的摩爾定律確實(shí)到盡頭,但是廣義的摩爾定律并不會(huì)消失,,只要人類社會(huì)還在發(fā)展,,科技進(jìn)步還是最重要的推動(dòng)力,摩爾定律就不會(huì)消失,,只是換個(gè)方式繼續(xù)前進(jìn),。科技時(shí)代的無限,,首先就是從高性能計(jì)算領(lǐng)域開始,,畢竟計(jì)算機(jī)算力足夠強(qiáng)大的時(shí)候,就能讓人類不可能的完成的當(dāng)下不可能的工作,。比如利用AI尋找創(chuàng)新藥,,尋找新材料,預(yù)測(cè)未來天氣,,計(jì)算模擬核聚變,,宇宙物理學(xué)等等等,這種以前做不到的事情,,都可以交給計(jì)算機(jī)去做,。就理論而言,只要算力夠強(qiáng),,計(jì)算機(jī)能模擬出現(xiàn)實(shí)世界一切,,也許有一天電影《黑客帝國》的情景會(huì)真的到來。從現(xiàn)實(shí)上講,,真要計(jì)算機(jī)把這些活都干了,你有兩個(gè)必然的條件:第一是足夠便宜的處理器帶來其算力,,第二足夠多的電,。 顯然后摩爾時(shí)代對(duì)于集成電路而言,就是在提高性能和算力,和盡可能的降低功耗和成本,。萬變不離其宗,,本質(zhì)還是摩爾定律的追求的更強(qiáng)性能,更低成本,,包括但是不限于單個(gè)晶體成本的降低,,以及單個(gè)芯片的每瓦消耗能量后提供的計(jì)算力的增加。 在愛爾蘭,,僅僅70個(gè)數(shù)據(jù)中心就消耗了全國14%的能源,,而有人預(yù)測(cè)到2030年全球的電力有30%-50%用于計(jì)算中心的能耗,包括芯片本身的以及給它們散熱所需要的電力,。
當(dāng)然50%的電力用于數(shù)據(jù)中心略有些夸大,,作者發(fā)了之后又把這個(gè)預(yù)測(cè)給刪了,他解釋道這基于Nature論文中的最壞情況推斷,,但是這不夠嚴(yán)謹(jǐn),,還需要更多論據(jù)證明,所以先刪了,。 但是越來越夸張的能源消耗,,并不是危言聳聽。到最后,,高昂的電費(fèi)會(huì)成為懸在摩爾定律以及高性能計(jì)算中心頭頂?shù)倪_(dá)摩克里斯之劍,。就目前而言所能看到,最可靠的解藥,,也許就是Chiplet,。如果我們?cè)偬釤挷⒖偨Y(jié)其Chiplet精髓含義,,其實(shí)就一句話,利用Chiplet概念,,我們?cè)诟鞣N邏輯芯片,,存儲(chǔ)芯片和特定功能的芯片(如DSP,DPU,,F(xiàn)PGA)中,,以及制造它們的工藝,以及如何異構(gòu)架下集成它們這些問題上,,找到一條能平衡P.P.A.F.C(功耗,,性能,,面積,功能性,,成本)的方法,。
Chiplet不能解決所有問題,但是能解決一部分問題,,不要過分夸大,,或者貶低,我們需要的是正視行業(yè)發(fā)展規(guī)律,。
Chiplet并不是萬能的解藥,,但它是當(dāng)下最靠譜的解決方案之一。(作者:陳啟 啟哥有何妙計(jì))
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