Intel: Chips bliver nødt til at ofre hastighedsgevinster for energibesparelser

Flyt over, silicium.

Intel, verdens største chipproducent, forbereder sig på at omfavne alternativer til den teknologi, der har holdt computeren i stand i mere end 50 år. William Holt, der leder virksomhedens teknologi- og produktionsgruppe, sagde i denne uge, at for at chips skal blive ved med at forbedre sig, bliver Intel snart nødt til at begynde at bruge fundamentalt nye teknologier.

Holt sagde, at Intel endnu ikke ved, hvilken ny chipteknologi den vil tage i brug, selvom den skal tages i brug om fire eller fem år. Han pegede på to mulige kandidater: enheder kendt som tunneltransistorer og en teknologi kaldet spintronics. Begge ville kræve store ændringer i, hvordan chips er designet og fremstillet, og vil sandsynligvis blive brugt sammen med siliciumtransistorer.

De nye teknologier, Holt citerede, ville dog ikke tilbyde hastighedsfordele i forhold til siliciumtransistorer, hvilket tyder på, at chips kan stoppe med at blive hurtigere i det tempo, som teknologiindustrien har været vant til. De nye teknologier vil imidlertid forbedre energieffektiviteten af ​​chips, noget vigtigt for mange førende anvendelser af computere i dag, såsom cloud computing, mobile enheder og robotteknologi.

Vi kommer til at se store overgange, sagde Holt, der talte ved International Solid State Circuits Conference i San Francisco. Den nye teknologi vil være fundamentalt anderledes.

En Intel-processor.

Chipindustrien har i årtier været styret af Moores lov, formuleret af Intels medstifter Gordon Moore i 1965, hvilket er blevet en forkortelse for kontinuerlige, hurtige fremskridt i computernes muligheder. Moore foreslog, at virksomheder skulle fordoble antallet af transistorer på et givet område af en chip hvert andet år for at blive ved med at lave bedre ydende chips uden omkostninger, der er ude af kontrol. Intel og andre har produceret processorer med stadigt større antal stadigt mindre og billigere siliciumtransistorer for at holde denne forudsigelse i live. Samtidig er transistorer blevet meget mere energieffektive. Tilsammen har disse tendenser muliggjort udviklingen af ​​supercomputere og bærbare computere, smartphones og selvkørende biler.

Holt sagde, at de vil fortsætte med at holde i to generationer mere, kun fire eller fem år, på hvilket tidspunkt siliciumtransistorer kun vil være syv nanometer store.

En af de to teknologier, som Holt nævnte, der kan udfylde det hul, tunneltransistorer , synes dog langt fra kommercialisering DARPA og industrikonsortiet Semiconductor Research Corporation finansierer forskning i enhederne. De drager fordel af elektronernes kvantemekaniske egenskaber, der skader konventionelle transistors ydeevne, og som er blevet mere problematiske i takt med, at transistorer er blevet mindre.

Kredsløbene i en Intel-processor.

Spintronic-enheder er tættere på kommerciel produktion og kan endda komme på markedet næste år. De repræsenterer digitale bits ved at skifte mellem to forskellige tilstande kodet ind i en kvantemekanisk egenskab af partikler, såsom elektroner kendt som spin. Kang Wang , en elektrisk ingeniør ved University of California, Los Angeles, som arbejder med spintronics, siger, at Holts kommentarer passer med hans egne forventninger om, at spintronics vil dukke op i nogle hukommelseschips med lav effekt i løbet af det næste år eller deromkring, måske i høj-powered grafik kort.

For eksempel, Det meddelte Toshiba sidste år, at den havde udviklet et eksperimentelt spintronisk hukommelsesarray, der brugte 80 procent mindre strøm end SRAM, en type højhastighedshukommelse.

Imidlertid har tunneltransistorer og spintronics begge ulemper ud over det faktum, at de ville kræve en grossistregengineering af Intels fremstillingsprocesser. Krympende siliciumtransistorer for at holde Moores lov i live har gjort successive generationer af chips både kraftigere og mindre strømkrævende. Men de to nye teknologier kan ikke arbejde på data så hurtigt som siliciumtransistorer. De bedste rene teknologiforbedringer, vi kan lave, vil medføre forbedringer i strømforbruget, men vil reducere hastigheden, sagde Holt.

Det tyder på, at Moores lov, som vi har kendt den, kan komme til en ende. Men Holt hævdede, at fortsatte gevinster i energieffektivitet, ikke rå computerkraft, er vigtigst for de ting, der kræves af computere i dag.

Især når vi ser på tingenes internet, vil fokus flytte fra hastighedsforbedringer til dramatiske reduktioner i kraft, sagde Holt. Strøm er et problem på tværs af computerspektret. Kulstofaftrykket fra datacentre, der drives af Google, Amazon, Facebook og andre virksomheder, vokser med en alarmerende hastighed. Og de chips, der er nødvendige for at forbinde mange flere husholdnings-, kommercielle og industrielle genstande fra brødristere til biler til internettet, skal trække så lidt strøm som muligt for at være levedygtige.

skjule