Masalah Hukum Moore. Era mikroprosesor terbenam ketika tidak ada alternatif.
Majalah Elektronik pada tahun 1965 menerbitkan sebuah artikel yang sekarang dikenal luas tentang integrasi komponen sistem terintegrasi, yang ditulis oleh Gordon Moore, yang kemudian mendirikan Intel Corporation. Pada suatu waktu ini adalah sensasi, terutama pada masa-masa ketika komputer tampak sulit dipercaya bahkan untuk orang-orang berpendidikan. Moore melakukan analisis perkembangan teknologi komputer selama 5 tahun terakhir dan membuat perkiraan untuk 10 tahun mendatang. Gordon Moore secara harfiah menentukan kecepatan perkembangan teknologi, dan pengembang prosesor telah mengikutinya selama empat dekade. Undang-undang ini bukan ilmiah, fisik atau hukum apa pun, melainkan hanya pengamatan satu orang terhadap pengembangan satu perusahaan, yang tiba-tiba mulai bekerja. Perlu dipahami mengapa?
Mengikuti hukum ini, sangat mudah untuk memprediksi perkembangan teknologi itu dan perusahaan yang menyediakan teknologi ini. Menjadi jelas bahwa inilah yang dibutuhkan oleh perusahaan: konsumen mengharapkan peningkatan produktivitas dua kali setiap 2 tahun, dan produsen tidak perlu membicarakannya, konsumen tetap mengharapkannya. Anda juga bisa mengatakan bahwa undang-undang ini mengatur laju perkembangan. Anda dapat membuat terobosan, teknologi yang sangat modern, tetapi setelah waktu yang lama tidak mungkin untuk merilis sesuatu yang lebih teknologi. Pembaruan generasi sangat penting bagi pabrikan, keuntungan yang baru harus jelas, harganya biasanya lebih rendah, dan produktivitas lebih tinggi. Kecuali untuk solusi yang cukup murah. Penting untuk menjual sejumlah besar solusi yang tidak terlalu modern, dan hanya dengan cara ini akan menghasilkan pendapatan, memperbarui mereka hampir tidak ada gunanya. Ini jelas bahkan pada masa itu, dan intel mengadopsi hukum ini, mulai mengikutinya, dan di sana seluruh industri berhenti. Patut dikatakan bahwa undang-undang semacam itu tidak terlalu baik. Masalah mereka adalah fleksibilitas yang sangat kecil dari gagasan peningkatan daya sekaligus mengurangi ukuran. Dalam mengejar kekuasaan, kita terus-menerus dihadapkan dengan tembok keterbatasan masalah yang perlu kita selesaikan di sini dan sekarang, atau perusahaan tidak akan dapat melepaskan prosesor generasi baru. Beberapa batasan sangat kuat, dan merupakan keunggulan besar dari orang-orang yang membuat arsitektur prosesor ini bahwa mereka berhasil mengelak dari pembatasan ini. Ini mendorong seluruh industri, penyajian teknologi yang tidak tepat waktu dalam bentuk yang tidak terlalu berkualitas tinggi dapat menimbulkan masalah di masa depan. Di lain waktu, teknologi memungkinkan untuk membuat terobosan nyata, tetapi mereka memutuskan untuk melupakannya seperti mimpi buruk dan tetap mengikuti hukum.
Ada beberapa batasan utama pada jalur pengembangan prosesor:
Masalah -teknologi dari transistor pencetakan ukuran yang sangat kecil.
Difusi terhadap implantasi ion.
Dua metode pencetakan semikonduktor yang secara fundamental berbeda satu sama lain, yang bergantung pada seberapa kecil proses teknis yang dapat kita cetak. Jika Anda tidak masuk ke terminologi yang rumit, maka difusi digambarkan sebagai berikut: selama difusi termal, konsentrasi maksimum pengotor selalu di permukaan dan menurun secara monoton dengan kedalaman mis. dengan menggunakan beberapa faktor (suhu, konsentrasi), kita dapat mengontrol laju difusi, tetapi proses itu tak terhindarkan menyebar ke semua arah (penyebaran) meningkatkan teknologi proses semaksimal mungkin. Tetapi digantikan oleh metode doping yang lebih modern: selama implantasi ion, atom dopan terionisasi dalam medan listrik yang kuat dan menyinari permukaan pelat dengan masker oksida yang disiapkan sebelumnya, yang memungkinkan kita untuk mengontrol proses di segala arah. Saat ini, metode paduan ini masih memiliki potensi dan tidak memerlukan penggantian.
Panjang gelombang rambat cahaya jelas tergantung pada frekuensinya. Gelombang dengan frekuensi 4000 MHz memiliki panjang 7,5 cm, mengingat fakta bahwa gelombang pada prosesor tidak merambat secara linier, ukuran maksimum kristal silikon dari prosesor tersebut bahkan lebih kecil, persis yang dulu kami lihat, dan Anda tidak dapat membuatnya lebih besar.
- masalah konsumsi prosesor yang tinggi
Dengan meningkatnya frekuensi, jumlah transistor dan beberapa faktor lainnya, pemanasan meningkat dalam proporsi langsung. Itu harus selalu dalam batas yang wajar, tidak ada yang mau membeli prosesor yang harus didinginkan menggunakan nitrogen cair. Konsumsi berkurang dengan penurunan dalam proses pembuatan, karena lampu menempuh jarak yang lebih pendek dan menghasilkan lebih sedikit panas, dan prosesor memanas tidak merata, tetapi untuk mendinginkannya secara efisien, Anda perlu mendistribusikan suhunya.
Peningkatan progresif dalam konsumsi dari frekuensi prosesor dalam hal ini memaksakan kerangka kerja yang sangat ketat untuk frekuensi prosesor maksimum, sekali waktu itu tidak jelas, semua orang membayangkan prosesor di masa depan dengan frekuensi sepuluh kali lebih tinggi dari apa yang kita lihat sekarang. Secara relatif, meningkatkan frekuensi prosesor 2 kali memberi kita 2 kali konsumsi daya kedua dan pembuangan panas. Namun demikian, bahkan tanpa meningkatkan frekuensi clock pada kecepatan yang ada di abad terakhir, hukum Moore dalam arti tertentu bekerja, dan prosesor benar-benar menjadi lebih kuat, dengan cara lain.
- keterbatasan ukuran kisi silikon
<
Dimensi minimum gerbang semikonduktor transistor dibatasi tidak hanya oleh teknologi yang mencapai ukuran elemen sekecil mungkin, tetapi juga oleh ukuran kisi kristal silikon. Dimensinya 0,5 nanometer, tetapi elemennya pasti tidak bisa sama ukurannya dengan kisi kristal dan dekat dengannya. Kita dapat menyimpulkan bahwa ukuran rana minimum yang mungkin bisa sekitar 1 nanometer, tetapi ini tidak masuk akal, karena daun jendela yang begitu dekat tidak dapat bekerja bersama dengan yang lain, yang akan menyebabkan kegagalan fungsi. Sulit untuk memprediksi teknologi mana yang akan digunakan di masa depan, tetapi, katakanlah, ukuran rana 4 -5 nanometer dapat dianggap membatasi, tetapi hanya untuk silikon.
Hukum Moore dan pasar prosesor modern.
Pasar prosesor telah lama mengalami stagnasi. Tidak hanya pengembangan teknologi baru melambat, teknologi ini juga tidak membawa peningkatan produktivitas yang nyata. Namun demikian, kami tidak melihat adanya masalah, prosesor baru masih lebih kuat dan lebih baik daripada yang lama. Ketika kinerja inti mencapai puncaknya, multicore dan multithreading datang untuk menyelamatkan. Strategi mempopulerkan sistem multicore adalah strategi pengembangan yang cukup menjanjikan. Ini dipatuhi oleh AMD. Promosi multicore diperlukan karena jauh dari semua program dan aplikasi mendukung sejumlah besar core. Beberapa bahkan membutuhkan satu thread berkinerja tinggi, yang akan lebih lemah dalam kinerja pada prosesor multi-core daripada pada prosesor dengan kurang dari 8 thread (dengan frekuensi yang sama dan proses pembuatan). Tetapi Anda perlu mengubahnya. Prosesor multi-core jauh lebih multi-tasking ketika program menggunakan beberapa sumber daya prosesor, tetapi pada saat yang sama mengambil utas. Prosesor multi-core jelas akan melakukan lebih baik dan lebih sedikit kelebihan beban. Kami hanya bisa menunggu.