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5分钟,看尽半导体和摩尔定律“你追我赶”的抗衡50年

  大数据文摘编辑部出品

  “摩尔定律过去是每 5 年增长 10 倍,每 10 年增长 100 倍。而如今,摩尔定律每年只能增长几个百分点,每 10 年可能只有 2 倍。因此,摩尔定律结束了。”

  今年一月份,英伟达(Nvidia) CEO 黄仁勋在 CES 2019 展会上,如此预测了摩尔定律的未来。

  摩尔定律是所有计算机人都耳熟能详的词。1965 年,英特尔联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)提出了这一想法,即集成电路上可容纳的元器件的数量每隔 18 至 24 个月就会增加一倍,性能也将提升一倍。  

  半个世纪以来,这条定律都非常准确的预测了半导体行业的发展趋势,成为计算机处理器制造的准则,也成为了推动科技行业发展的“自我实现”的预言。然而近年来,关于摩尔定律放缓或者失效的声音越来越多。

  一家名叫 datagraph 的机构近期制作了一个视频,希望探究摩尔定律 vs. CPU/GPU 发展的进程。

  不到五分钟的视频从 1965 年摩尔定律的提出开始,横跨半个世纪。从中可以一窥微处理器的早期,到英特尔的主导地位,以及近年来英伟达和 GPU 的崛起。

  视频请点击原文观看。

  在 1965 年 4 月 19 日出版的《电子杂志》35 周年纪念上,时任 Fairchild Semiconductor 研发部主任的摩尔发表了一篇《Cramming more components onto integrated circuits(把更多组件放在集成电路上)》,正式提出了摩尔定律。

  视频中粉红色的条是指根据摩尔定律,理论上一个半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量,蓝色的条是指 CPU,绿色的条是指 GPU。

  最初的最初,这个数字仅仅是 72。

  微处理器的早期时代

  1974 年,德州仪器推出首个高性能的商用微处理器 TI TMS 1000,首次超越了同期摩尔定律的预测!

  这是一家应该在芯片发展史上有姓名的公司,如今的德州仪器已经逐渐被大多数人遗忘,但是,在德州仪器红火的时候,世界上还没有英特尔和高通。在 ios 和 Android 系统还没火起来的那个年代,德州仪器基本上把持了所有的手机处理器市场。当年最受追捧的手机品牌诺基亚,就是德州仪器处理器的忠实用户。

  1975 年,摩尔本人更新了摩尔定律,将半导体行业的发展周期从 12 个月增加至 24 个月。在随后 30 年中,通过缩小芯片上元件的尺寸,芯片发展一直遵循着摩尔定律。

  值得一提的是,摩托罗拉曾经也是 CPU 大佬,在早期的时候摩托罗拉可以说也曾是半导体业界巨头,代表产品包括了 MC6800,68K 等,还和 IBM,苹果合作了 PowerPC 系列芯片(摩托罗拉半导体负责制造该芯片),目前仍在军事领域影响颇大。其中,1979 年的 Motorola 68000 系列基本是 8 位时代能稳定采购到的最好用的处理器,在诞生 40 年后的今天,依然还在被使用。

  1982 年,英特尔推出 80286 处理器,在 pc/at 机时代被广为使用,一直持续到 90 年代。

  1987 年,德州仪器浏览器发布 Lisp 芯片,这也是首款基于 Lisp 语言用于 AI 计算的芯片。

  进入 90 年代,摩尔定律预言的晶体管数量一度领先业界,93 年,英特尔第五代微处理器诞生。之后,英特尔作为芯片大佬一度垄断市场,甚至导致了整个 90 年代芯片行业的缓慢发展,直到,英伟达和 GPU 的出现。  

  GPU 出现,摩尔定律进入新阶段

  1997 年,GPU 芯片诞生,像一条跳入市场的鲶鱼,将摩尔定律和半导体世界带入了一个新的阶段。 

  GPU 也就是 Graphic Processing Unit(图形处理器),1999 年,当英伟达发布 GeForce 256 图形处理芯片时首先提出这一概念。

  GPU 诞生后,整个芯片世界也进入了飞腾时期,英伟达、AMD 和英特尔几家大佬群雄逐鹿。  

  AMD 在这一阶段劲头很猛烈,在 2003 年将 x86 指令集扩展到 x86-64。这是一个值得被记住的重大成功,这一进展导致英特尔不得不放弃 Itanium 并复制 AMD 的指令集,并重振其 x86 系列。直到今天,x86-64 依然被称为 AMD64。

  接下来,整个芯片行业的发展迅猛,晶体管数量指数级增长,将摩尔定律甩在身后。2005 年,摩尔甚至自己发布了声明,“摩尔定律已死,10 到 20 年内,我们会抵达一个极限”。

  2012 年 1 月 16 日发布的由台积电代工的 AMD Radeon HD 7000 系列 GPU 芯片,采用 28nm 制程,显示核心采用“次世代图形核心”(Graphics Core Next)架构。  

  摩尔定律已死?

  时间轴终于推进到 2019 年,这个时候多数生产者,包括摩尔自己,都预言摩尔定律会在 2025 年失效。

  但是并不是所有人对于摩尔定律在未来是否继续有效持悲观态度,在日前于美国举办的 Hotchips 上,台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森(Phillip Wong)博士做了一个题为《What will the next node offer us》的演讲,他就摩尔定律未来的看法提出了自己的观点。

  他认为:“摩尔定律依然有效且状况良好,它没有死掉、没有减缓、也没有患病。”

  如今,台积电的 7nmFinFet 芯片已经商用,黄汉森也表示,5nm 芯片也在紧张的研制当中,已经投入试生产,而台积电的下一步是 3nm 芯片。

  对摩尔定律,有人悲观,有人乐观,未来究竟如何呢?就像视频中最后的那行字——“We shall see”。

 

来自:
大数据文摘(ID: BigDataDigest)

作者:Johnson
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