09.03 5分鐘,看盡半導體和摩爾定律“你追我趕”的抗衡50年

5分鐘,看盡半導體和摩爾定律“你追我趕”的抗衡50年

“摩爾定律過去是每5年增長10倍,每10年增長100倍。而如今,摩爾定律每年只能增長几個百分點,每10年可能只有2倍。因此,摩爾定律結束了。”

今年一月份,英偉達(Nvidia)CEO黃仁勳在CES 2019展會上,如此預測了摩爾定律的未來。

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摩爾定律是所有計算機人都耳熟能詳的詞。1965年,英特爾聯合創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)提出了這一想法,即集成電路上可容納的元器件的數量每隔18至24個月就會增加一倍,性能也將提升一倍。

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半個世紀以來,這條定律都非常準確的預測了半導體行業的發展趨勢,成為計算機處理器製造的準則,也成為了推動科技行業發展的“自我實現”的預言。然而近年來,關於摩爾定律放緩或者失效的聲音越來越多。

一家名叫datagraph的機構近期製作了一個視頻,希望探究摩爾定律vs. CPU/GPU發展的進程。

不到五分鐘的視頻從1965年摩爾定律的提出開始,橫跨半個世紀。從中可以一窺微處理器的早期,到英特爾的主導地位,以及近年來英偉達和GPU的崛起。

先一起看看視頻:

https://v.qq.com/x/page/c09212v402k.html

在1965年4月19日出版的《電子雜誌》35週年紀念上,時任Fairchild Semiconductor研發部主任的摩爾發表了一篇《Cramming more components onto integrated circuits(把更多組件放在集成電路上)》,正式提出了摩爾定律。

視頻中粉紅色的條是指根據摩爾定律,理論上一個半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量,藍色的條是指CPU,綠色的條是指GPU。

最初的最初,這個數字僅僅是72。

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微處理器的早期時代

1974年,德州儀器推出首個高性能的商用微處理器TI TMS 1000,首次超越了同期摩爾定律的預測!

這是一家應該在芯片發展史上有姓名的公司,如今的德州儀器已經逐漸被大多數人遺忘,但是,在德州儀器紅火的時候,世界上還沒有英特爾和高通。在ios和Android系統還沒火起來的那個年代,德州儀器基本上把持了所有的手機處理器市場。當年最受追捧的手機品牌諾基亞,就是德州儀器處理器的忠實用戶。

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1975年,摩爾本人更新了摩爾定律,將半導體行業的發展週期從12個月增加至24個月。在隨後30年中,通過縮小芯片上元件的尺寸,芯片發展一直遵循著摩爾定律。

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值得一提的是,摩托羅拉曾經也是CPU大佬,在早期的時候摩托羅拉可以說也曾是半導體業界巨頭,代表產品包括了MC6800,68K等,還和IBM,蘋果合作了PowerPC系列芯片(摩托羅拉半導體負責製造該芯片),目前仍在軍事領域影響頗大。其中,1979年的Motorola 68000系列基本是8位時代能穩定採購到的最好用的處理器,在誕生40年後的今天,依然還在被使用。

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1982年,英特爾推出80286處理器,在pc/at機時代被廣為使用,一直持續到90年代。

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1987年,德州儀器瀏覽器發佈Lisp芯片,這也是首款基於Lisp語言用於AI計算的芯片。

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進入90年代,摩爾定律預言的晶體管數量一度領先業界,93年,英特爾第五代微處理器誕生。之後,英特爾作為芯片大佬一度壟斷市場,甚至導致了整個90年代芯片行業的緩慢發展,直到,英偉達和GPU的出現。

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GPU出現,摩爾定律進入新階段

1997年,GPU芯片誕生,像一條跳入市場的鯰魚,將摩爾定律和半導體世界帶入了一個新的階段。

GPU也就是Graphic Processing Unit(圖形處理器),1999年,當英偉達發佈GeForce 256圖形處理芯片時首先提出這一概念。

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GPU誕生後,整個芯片世界也進入了飛騰時期,英偉達、AMD和英特爾幾家大佬群雄逐鹿。

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AMD在這一階段勁頭很猛烈,在2003年將x86指令集擴展到x86-64。這是一個值得被記住的重大成功,這一進展導致英特爾不得不放棄Itanium並複製AMD的指令集,並重振其x86系列。直到今天,x86-64依然被稱為AMD64。

接下來,整個芯片行業的發展迅猛,晶體管數量指數級增長,將摩爾定律甩在身後。2005年,摩爾甚至自己發佈了聲明,“摩爾定律已死,10到20年內,我們會抵達一個極限”。

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2012年1月16日發佈的由臺積電代工的AMD Radeon HD 7000系列GPU芯片,採用28nm製程,顯示核心採用“次世代圖形核心”(Graphics Core Next)架構。

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摩爾定律已死?

時間軸終於推進到2019年,這個時候多數生產者,包括摩爾自己,都預言摩爾定律會在2025年失效。

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但是並不是所有人對於摩爾定律在未來是否繼續有效持悲觀態度,在日前於美國舉辦的Hotchips上,臺積電研發負責人、技術研究副總經理黃漢森(Phillip Wong)博士做了一個題為《What will the next node offer us》的演講,他就摩爾定律未來的看法提出了自己的觀點。

他認為:“摩爾定律依然有效且狀況良好,它沒有死掉、沒有減緩、也沒有患病。”

如今,臺積電的7nmFinFet芯片已經商用,黃漢森也表示,5nm芯片也在緊張的研製當中,已經投入試生產,而臺積電的下一步是3nm芯片。

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對摩爾定律,有人悲觀,有人樂觀,未來究竟如何呢?就像視頻中最後的那行字——“We shall see”。


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