摩爾定律日薄西山 計算性能如何增長

2020-12-07 人民網

原標題：摩爾定律日薄西山 計算性能如何增長

　　摩爾定律示意圖    圖片來自網絡

　　1965年4月19日，《電子學》雜誌發表了英特爾公司創始人之一戈登·摩爾撰寫的文章《讓集成電路填滿更多的組件》，文章預言，半導體晶片上集成的電晶體和電阻數量每隔18—24個月將增加一倍；性能也將提升一倍——轟動世界的摩爾定律因此誕生。

　　俗話說，人無千日好，花無百日紅。從上世紀60年代以來，一直被IT行業推崇為「聖經」的摩爾定律，正在無可辯駁地走向沒落。當摩爾定律不再發揮其神奇功效，控制著每臺電腦和手機的半導體行業又將何去何從？

　　晶片極限 摩爾定律日薄西山

　　針對這個問題，美國加州大學計算機系校長講席教授、電子工程系教授叢京生先生，日前在中國科技館舉辦的第30期「理解未來」講座上，從專業的角度向公眾介紹了摩爾定律的起源、發展及到達巔峰時刻後邁向「終結」時代的發展歷程，講述了半導體行業應以何種心態面對這一必然現象；又該如何積極應對隨之而來的機遇和挑戰。

　　叢京生教授從早期的圖靈機入手，回顧了電子計算輝煌的發展歷史，並著重介紹了摩爾定律及其在計算機上的應用。他指出，摩爾定律預示著，每兩年微處理器電晶體數量都將加倍，這種指數級的增長，促使計算機向更先進、輕便、小巧的方向轉化，然後又孕育出了高速網際網路、智慧型手機和智能互聯方面的更多應用。

　　在以創新著稱的計算機行業，隨著晶片製造商的電路精度越來越高，以摩爾定律為中心的半導體行業研究規劃將註定要改變。目前，全球半導體行業不再基於每兩年實現性能翻倍的概念來制定矽晶片研發計劃，原因就是跟上性能提升步伐所需購買的超複雜製造設備和工藝的成本太高，企業已無力承擔。此外，當前的製造技術也無法再像原來那樣大幅度縮小矽電晶體。

　　各抒己見 未來面臨更多機遇

　　在講座的對話環節，叢教授與未來論壇青年理事兼華創資本合伙人熊偉銘、中國科學院計算技術研究所研究員徐志偉、清華大學微電子與納電子學系主任兼微電子學研究所所長魏少軍以及聯想集團副總裁黃英等一起，探討了摩爾定律失效後，計算科學的發展方向。

　　叢教授認為，在摩爾定律走向終結的情況下，電晶體數量及晶片處理能力將不再局限於摩爾定律的設定，即呈倍數的階梯級增長，而是轉向可以定製的架構。此外，3D技術、神經形態計算和量子計算的加入，也會給計算行業注入新血液。從這個意義上講，摩爾定律失效了，但計算行業卻有可能迎來一個新時代。

　　徐志偉教授強調，技術的發展絕不局限於人們想像的過程，其應用範圍要跳出自身原先的思考維度。他說，對摩爾定律的理解要放寬一點，因為事實上，半導體行業之外的人也都在廣泛引用摩爾定律，如做大數據的也會說，每18個月數據量就會翻一番。

　　魏少軍則指出，在數據呈指數級增長的時代，對計算的要求只會越來越高，應用也會越來越廣。未來計算無處不在，這是一個大前提。另外，應用的多樣化也是一個重要趨勢。毫無疑問，從人工智慧的角度看，在智能互聯時代，網際網路企業將走在前面。

　　聯想集團副總裁黃英認為，應用和計算能力相輔相成。他舉例說，5G出來後，會讓通訊速度大幅提升，也會使很多互聯設備之間實現很好的交互。

　　熊偉銘說，技術幾千年都在演進，從宏觀的角度看，人類一直在一步步往前走，只是每一個階段都會遇到不一樣的特定環境，每一代人遇到的機會是不一樣的。

　　叢京生教授最後總結說，即使摩爾定律已經走向盡頭，人類也肯定能夠找到其他更佳的替代方案，科技進步和科學發展的車輪將繼續向前。

　　儘管業界專家們的意見各有側重，但絕大多數人都認為，在深度學習、萬物互聯和人工智慧相互影響、蓬勃發展的新時代，計算行業會面臨更多、更大的機遇，人類隨時可能發現下一個更令人瘋狂和激動的新型「摩爾定律」。

(責編：趙佳(實習生)、申寧)

相關焦點

  • 摩爾定律失效 還有什麼方法讓計算性能暴漲
    ，也還有其它的創新方法和技術繼續驅動計算性能的指數級增長，比如內存中運算、量子計算、分子電子學、神經形態計算等等。以下是文章主要內容：摩爾定律假定，微處理器的電晶體將每兩年翻一倍，它們的計算性能也隨之翻倍。自戈登?摩爾（Gordon Moore）1965年提出以來，該定律一直生效。不過近年來業界一直預測該定律即將失效。早在2000年，《麻省理工科技評論》就矽技術在大小和速度上的極限提出了警告。實際上，摩爾定律並不算是定律。它更多的是自我實現的預言。
  • 摩爾定律有終結之日嗎？
    這導致了計算能力的指數增長。隨著時間的推移，指數級增長&34;，最終它建立了勢頭並最終導致垂直增長。三星承諾將性能提高10％或將效率提高20％。分析人士說，這些數字符合預期。但是，相比之下，十年前有時有50％的改進，很明顯摩爾定律已不再是過去，但是從大型鑄造廠的投資來看，客戶仍然認為這是值得的。
  • 後摩爾定律時代的計算技術之探討
    大約10年後，這個創新途徑被IBM的羅伯特·登納德（Robert dennard）歸納為「登納德按比例縮小定律」，從而開創了以指數方式降低器件工作電壓和提高時鐘頻率的可能性。特徵尺寸、頻率和功耗的相互作用的縮放意味著在成本大致恆定的前提下，每一代晶片的性能將隨著時間呈指數級改善。摩爾還預測，伴隨著這種改善，半導體、微電子技術將給社會發展帶來巨大影響。
  • 摩爾定律一
    其內容為：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。發展歷程被稱為計算機第一定律的摩爾( Moore)定律是指IC上可容納的電晶體數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
  • 後摩爾定律時代的計算力破局
    當摩爾定律逐漸失效 過去的半個世紀，得益於半導體晶片產業飛速發展，在摩爾定律的驅動下，計算力一直保持著大跨度的發展。1956年，英特爾創始人戈登·摩爾提出，集成電路的集成度每兩年會翻一番，後這個周期縮短到18個月，微處理器的性能每隔18個月提高1倍。
  • AI計算量每年增長10倍,摩爾定律也頂不住|OpenAI最新報告
    從AlexNet到AlphaGo Zero，最先進AI模型對計算量的需求已經增長了30萬倍。英偉達的黃仁勳一直在強調摩爾定律已死，就是沒死也頂不住如此爆炸式的算力需求啊。至於為何發布AI計算量報告？OpenAI說，是為了用計算量這種可以簡單量化的指標來衡量AI的發展進程，另外兩個因素算法創新和數據難以估計。
  • 黃仁勳定律是新的摩爾定律，這就是英偉達收購 ARM 的原因
    IT之家9月20日消息 華爾街日報今日發文稱，摩爾定律已完全失效，但有一項新定律，我們用英偉達的 CEO 的名字（Jensen Huang）將其命名為黃仁勳定律（Huang『s在華爾街日報的文章中，將該定律總結為人工智慧晶片的效能每兩年的可提高一倍，增長可以歸因於硬體和軟體的升級。英偉達首席科學家兼高級研究副總裁比爾 · 達利（Bill Dally）表示，從 2012 年 11 月到今年 5 月，英偉達的晶片性能在人工智慧計算方面提示了 317 倍。也就是說目前英偉達人工智慧晶片的增長速度保持在每年增長一倍的水平上。
  • 摩爾定律、梅特卡夫定律、顛覆定律(冪指數定律)分別是啥?
    摩爾定律每18個月，計算機等IT產品（或者說相同性能的計算機等IT產品）的性能將翻一番，每18個月價格就會降一半。主幹網帶寬的增長速度至少是運算性能增長速度的三倍。因為運算性能增長速度主要是由摩爾定律決定的，所以根據每兩年運算性能提高一倍計算，主幹網的網絡帶寬的增長速度大概是每八個月增長一倍。梅特卡夫定律網絡的價值等於網絡節點數的平方，網絡的價值與聯網的用戶數的平方成正比。
  • 中金公司:量子計算能延續摩爾定律的神話嗎?
    來源：金融界網站來源：中金公司量子計算是重要的前沿科技之一，是延續接近物理極限的摩爾定律繼續發展的重要路徑。量子計算的特別之處是其計算能力隨著能夠支持的量子比特數的增長呈冪指數2n增長。目前制約技術成熟的要素包括硬體和算法兩方面。科學家[1]認為量子計算有望在新藥開發、破解密碼、以及搜索等人工智慧應用上得到商用。
  • 摩爾定律或在2025年迎來終點 中國晶片如何突圍？
    3、「後摩爾時代」，中國晶片如何突圍？在不久前召開的IC CHINA 2020（中國國際半導體博覽會）上，中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明預測，「隨著工藝節點演進，摩爾定律越來越難以持續，預計將走到2025年。」半導體企業的製程工藝正向這個終點進發。
  • 量子計算如何突破摩爾定律?
    量子計算如何突破摩爾定律？，量子計算的實現路徑與行業應用，國際視野下的量子計算競爭格局等熱點話題，進行了深入分享。 量子計算是科學不是玄學 郭國平認為，量子是一門學科，一門科學，而不是玄學，它是對某種物理狀態的描述，所以量子這個詞不只特定出現在量子力學中。 量子計算是在信息學裡的一種應用，比如信息分為採集、傳輸、處理，量子計算就是利用量子力學的原理或者量子態的特性，使信息處理能力得到提升的一種計算方法。
  • UCLA教授Jason Woo:摩爾定律不是物理定律,是經濟學的預測
    隨著摩爾定律的放緩乃至終結，計算機領域正在尋找新的創新路徑，基於現有技術從架構創新，算法提升等方式推動計算性能的提升。摩爾定律不是物理定律，是具有經濟學基礎的一個定律。例如在英特爾，CPU一直演進，通過不同的技術節點進行更新，它同時也是符合規律的。也就是說，它的器件的數量成指數級增長，並且會一直持續。到2010年的時候，速度就變慢了，至少功能放大的速度在放緩。
  • 黃氏定律正取代摩爾定律
    ·摩爾（Gordon Moore）提出的摩爾定律（Moore’s Law）正在全面失效，但以英偉達執行長黃仁勳（Jensen Huang）的名字命名的新定律——黃氏定律（Huang『s Law）似乎正在取而代之，而這也正是英偉達收購英國晶片設計巨頭Arm的重要原因。
  • 摩爾定律:我這一輩子,見證了電子產業的崛起
    在文章發表十年之後，這一描述集成晶片上電子元件指數式增長的「摩爾定律」並沒有停止下來的跡象。時至今日，摩爾定律在近五十年來的科技高速發展進程中貫穿始終，遵循著摩爾定律的現代科技為人們的生活帶來了計算機、個人電子設備以及傳感器。
  • 摩爾定律難以為繼? 新型二維材料續寫摩爾定律對電晶體預言
    摩爾定律難以為繼？ 近年來，半導體行業總是籠罩在摩爾定律難以為繼的陰霾之下。「計算機的迅猛發展使得計算凝聚態物理和計算材料學成為重要研究手段。」二維材料電晶體表現優異儘管狄拉克材料可以被打開能隙，但打開的能隙還是滿足不了邏輯器件的要求。呂勁團隊發現，半導體二硫化鉬場效應管在10納米尺寸下仍然能保持可觀的開關性能，並且具有傲視其他材料的超低亞閾值搖擺。
  • 摩爾定律的突圍
    50多年前，Intel創始人之一摩爾（Gordon Moore）提出了著名的摩爾定律，其內容為：集成電路上可容納的電晶體數目，約每隔兩年便會增加一倍；經常被引用的「18個月」，是由Intel執行長大衛·豪斯（David House）提出：預計18個月會將晶片的性能提高一倍，這是一種指數級的性能提升。
  • 支配計算領域44年之後,摩爾定律的下一步該往哪裡走? | 深度
    微軟研究院的副總裁 Peter Lee 曾經開玩笑說：「預測摩爾定律將會失效的人數，每 2 年都會翻上一番。」而在英特爾官方宣布放棄追求摩爾定律曲線的時候，這一天也就到來了。摩爾定律對整個計算產業有著舉足輕重的影響。我們最為關心的是，在摩爾定律之後，計算領域會發生什麼改變？
  • 摩爾定律如何「續命」?高通、臺積電、英特爾同臺論「藝」
    作者：DIGITIMES 韓丁摩爾定律引領下的集成電路生產正在逼近物理定律的極限，晶片產業迫切需要注入新的活力。創新與合作是永久的話題，通過解決散熱問題、尋找新材料與設計結構創新以及更大規模的合作，沿著摩爾定律的道路繼續向前推進。
  • 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。摩爾定律是所有計算機人都耳熟能詳的詞。
  • 黃氏定律取代摩爾定律,英偉達急於收購ARM的原因
    在現代計算的第一個時代，一個趨勢佔據了上風：摩爾定律。摩爾定律：晶片上的電晶體數量大約每兩年翻一番摩爾定律是由英特爾（Intel）的聯合創始人戈登·摩爾（Gordon Moore）於上世紀60年代提出的。他認為晶片上的電晶體數量大約每兩年翻一番。