Problème de loi de Moore. L'époque des microprocesseurs se termine quand il n'y a pas d'alternatives.
Le magazine Electronics a publié en 1965 un article désormais largement connu sur l'intégration des composants des systèmes intégrés, rédigé par Gordon Moore, qui a ensuite fondé Intel Corporation. À un moment donné, c'était une sensation, surtout à l'époque où l'ordinateur semblait incroyable, même pour les gens instruits. Moore a effectué une analyse du développement de la technologie informatique au cours des 5 dernières années et fait des prévisions pour les 10 prochaines. Gordon Moore a littéralement fixé le rythme du développement technologique, et les développeurs de processeurs l'ont suivi pendant quatre décennies. Cette loi n'est pas une loi scientifique, physique ou toute loi en tant que telle, elle n'est que l'observation d'une personne sur le développement d'une entreprise, qui a soudainement commencé à fonctionner. Cela vaut la peine de comprendre pourquoi?
En suivant cette loi, il est très facile de prédire le développement de ces technologies et les entreprises que ces technologies fournissent. Il est devenu clair que c'est exactement ce dont les entreprises ont besoin: le consommateur s'attend à une augmentation de productivité de deux fois tous les 2 ans, et le constructeur n'a pas besoin d'en parler, le consommateur l'attend quand même. Vous pouvez également dire que cette loi régule le rythme de développement. Vous pouvez faire une percée technologique très moderne, mais après longtemps, il sera impossible de sortir quelque chose de plus technologique. La mise à jour générationnelle est très importante pour le fabricant, les avantages du nouveau devraient être évidents, le prix est généralement plus bas et la productivité est plus élevée. Sauf pour des solutions assez bon marché. Il est important de vendre un grand nombre de solutions pas trop modernes, et ce n'est qu'ainsi que cela apportera des revenus, leur mise à jour est presque inutile. C'était évident même à cette époque, et Intel a adopté cette loi, a commencé à la suivre, et là toute l'industrie s'est redressée. Il vaut la peine de dire que ces lois ne sont pas trop bonnes. Leur problème est la très faible flexibilité de l'idée d'augmenter la puissance tout en réduisant la taille. Dans la quête du pouvoir, nous sommes constamment confrontés à un mur de limitations de problèmes que nous devons résoudre ici et maintenant, sinon l'entreprise ne pourra pas sortir une nouvelle génération de processeurs. Certaines restrictions étaient très puissantes, et c'est un grand mérite de ces personnes qui ont fait les architectures de ces processeurs d'avoir réussi à contourner ces restrictions. Cela a poussé l'ensemble de l'industrie, la présentation intempestive des technologies sous leur forme pas très de haute qualité pourrait poser des problèmes à l'avenir. À d'autres moments, la technologie a permis de créer une véritable percée, mais ils ont décidé de l'oublier comme un cauchemar et de toujours respecter la loi.
Il existe plusieurs limitations principales sur le chemin de développement des processeurs:
-problèmes technologiques d'impression de transistors de très petites tailles.
Diffusion contre l'implantation ionique.
Deux méthodes d'impression de semi-conducteurs qui sont fondamentalement différentes les unes des autres, dont dépend la petite taille d'un processus technique que nous pouvons imprimer. Si vous n'entrez pas dans une terminologie compliquée, la diffusion est décrite comme suit: pendant la diffusion thermique, la concentration maximale d'une impureté est toujours à la surface et diminue de façon monotone avec la profondeur, c'est-à-dire en utilisant certains facteurs (température, concentration), nous pouvons contrôler le taux de diffusion, mais le processus se propage inévitablement dans toutes les directions (écarts), augmentant la technologie de processus maximale possible. Mais il a été remplacé par une méthode de dopage plus moderne: lors de l'implantation ionique, les atomes dopants s'ionisent dans un fort champ électrique et irradient la surface de la plaque avec un masque d'oxyde préparé à l'avance, ce qui nous permet de contrôler le processus dans toutes les directions. À l'heure actuelle, cette méthode d'alliage a encore du potentiel et ne nécessite pas de remplacement.
- contraintes de dimension cristalline
La longueur d'onde de propagation de la lumière dépend évidemment de sa fréquence. Une onde avec une fréquence de 4000 MHz a une longueur de 7,5 cm. Étant donné que l'onde dans le processeur ne se propage pas linéairement, la taille maximale du cristal de silicium du processeur est encore plus petite, exactement celle que nous avions l'habitude de voir, et vous ne pouvez pas l'agrandir.
- le problème de la consommation élevée du processeur
Avec l'augmentation de la fréquence, du nombre de transistors et de certains autres facteurs, le chauffage augmente en proportion directe. Il devrait toujours être dans des limites raisonnables; personne ne voudra acheter un processeur qui devra être refroidi à l'azote liquide. La consommation diminue avec une diminution du processus de fabrication, car la lumière parcourt une distance plus courte et conduit à moins de chaleur, et le processeur chauffe inégalement, mais pour le refroidir efficacement, vous devez répartir la température.
L'augmentation progressive de la consommation de la fréquence du processeur dans ce cas impose un cadre très strict pour la fréquence maximale du processeur, il était une fois ce n'était pas évident, tout le monde imaginait le processeur du futur avec une fréquence dix fois supérieure à ce que l'on voit maintenant. Relativement parlant, l'augmentation de la fréquence du processeur de 2 fois nous donne 2 fois la deuxième consommation d'énergie et la dissipation thermique. Néanmoins, même sans augmenter la fréquence d'horloge au rythme qui était au siècle dernier, la loi de Moore dans un sens a fonctionné, et les processeurs sont vraiment devenus plus puissants, par d'autres moyens.
- limitations de taille du réseau de silicium
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La dimension minimale de la grille semi-conductrice du transistor est limitée non seulement par les technologies qui atteignent la plus petite taille d'élément possible, mais aussi par la taille du réseau cristallin de silicium. Sa dimension est de 0,5 nanomètres, mais l'élément ne peut certainement pas être de la même taille que le réseau cristallin et proche de celui-ci. On peut conclure que la taille d'obturation minimale possible peut être d'environ 1 nanomètre, mais cela n'a aucun sens, car les obturateurs si proches les uns des autres ne peuvent pas fonctionner ensemble, ce qui entraînera des dysfonctionnements. Il est difficile de prédire quelles technologies seront utilisées à l'avenir, mais, disons, une taille d'obturateur de 4 à 5 nanomètres peut être considérée comme limitative, mais uniquement pour le silicium.
La loi de Moore et le marché des processeurs modernes.
Le marché des processeurs stagne depuis longtemps. Non seulement le développement de nouvelles technologies ralentit, mais ces technologies n'apportent pas non plus une augmentation évidente de la productivité. Néanmoins, nous ne remarquons aucun problème, les nouveaux processeurs sont toujours plus puissants et meilleurs que les anciens. Lorsque les performances de base atteignent leur apogée, le multicœur et le multithreading viennent à la rescousse. La stratégie de vulgarisation des systèmes multicœurs est une stratégie de développement plutôt prometteuse. Il est respecté par AMD. La promotion du multicœur est nécessaire car loin de tous les programmes et applications prennent en charge un grand nombre de cœurs. Certains ont même besoin d'un thread haute performance, dont les performances seront plus faibles sur un processeur multicœur que sur un processeur avec moins de 8 threads (avec une fréquence et un processus de fabrication similaires). Mais vous devez changer cela. Un processeur multi-core est beaucoup plus multitâche lorsque le programme utilise pas mal de ressources processeur, mais il prend un thread. Un processeur multi-core fera évidemment mieux et sera moins surchargé. Nous ne pouvons qu'attendre.