计算机技术中的处理器和营销

摩尔定律问题。 微处理器时代到来之时,别无选择。

1965年,《电子杂志》发表了一篇由Gordon Moore撰写的关于集成系统组件集成的文章,该文章后来广为人知。 有一次,这是一种感觉,尤其是在那些即使受过教育的人看来计算机也难以置信的日子。 摩尔对过去5年中计算机技术的发展进行了分析,并对未来10年做出了预测。戈登·摩尔(Gordon Moore)从字面上确定了技术发展的步伐,而处理器开发人员已经遵循了40年。 该法律不是科学的,物理的或任何法律,它只是一个人对一家公司的发展的观察而突然开始起作用。 值得理解为什么?



根据该法则,很容易预测IT技术以及这些技术提供的公司的发展。 显然,这正是公司所需要的:消费者期望生产率每两年提高两倍,而制造商则无需谈论它,消费者还是希望如此。 您也可以说,这部法律规范了发展的步伐。 您可以做出突破性的非常现代的技术,但是经过很长时间,您将不可能发布更多的技术。 世代更新对制造商来说非常重要,新产品的优势应该显而易见,价格通常更低,生产率更高。 除了相当便宜的解决方案。 出售大量不太现代的解决方案很重要,只有这样才能带来收入,更新它们几乎是没有意义的。 即使在那些日子里,这也是显而易见的,并且英特尔采用了该法律,并开始遵循该法律,整个行业因此而兴起。 值得一提的是,这样的法律不太好。 他们的问题是在减小尺寸的同时增加功率的想法的灵活性很小。 在追求动力时,我们经常面临着需要在此处和现在解决的问题的局限,否则该公司将无法发布新一代处理器。 有些限制非常强大,对于那些设法克服这些限制的处理器架构的人来说,这是一个很大的优点。 这推动了整个行业的发展,以不那么高质量的形式过时地展示技术可能会在将来带来问题。 在其他时候,技术使创造真正的突破成为可能,但他们决定像噩梦般忘记它,并且仍然遵守法律。

处理器的开发路径存在几个主要限制:
尺寸很小的印刷晶体管的技术问题。


扩散防止离子注入。

两种根本不同的印刷半导体的方法,取决于我们可以印刷的工艺量。 如果不使用复杂的术语,那么扩散将描述如下:在热扩散过程中,杂质的最大浓度始终在表面上,并且随深度而单调降低,即 使用某些因素(温度,浓度),我们可以控制扩散速率,但是过程不可避免地向各个方向(扩散)扩展,从而增加了最大可能的过程技术。 但是,它被更现代的掺杂方法所取代:在离子注入过程中,掺杂剂原子在强电场中电离,并用预先准备的氧化膜照射板表面,这使我们能够全方位控制工艺。 目前,这种合金化方法仍然具有潜力,不需要更换。

  • 晶体尺寸限制



光传播的波长显然取决于其频率。 频率为4000 MHz的波的长度为7.5 cm。考虑到处理器中的波不是线性传播的事实,处理器的硅晶体的最大尺寸甚至更小,恰好是我们以前看到的,您不能使其更大。

  • 高处理器消耗的问题



随着频率的增加,晶体管数量的增加以及其他一些因素,热量成正比地增加。 它应始终在合理的范围内;没有人愿意购买必须使用液氮冷却的处理器。 消费量随着制造过程的减少而减少,这是因为 光传播的距离更短并导致更少的热量,并且处理器的加热不均匀,但是要有效冷却,您需要分配温度。
在这种情况下,处理器频率的消耗逐渐增加为最大处理器频率强加了一个非常严格的框架,从前不很明显,每个人都想像未来的处理器频率比我们现在看到的频率高几十倍。 相对而言,将处理器频率提高2倍可使我们的第二次功耗和散热量提高2倍。 尽管如此,即使不以上个世纪的速度增加时钟频率,摩尔定律在某种意义上还是有效的,并且处理器在其他方面确实变得更加强大。

  • 硅晶格的尺寸限制

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晶体管的半导体栅极的最小尺寸不仅受到实现最小可能的元件尺寸的技术的限制,而且还受到硅晶格尺寸的限制。 它的尺寸为0.5纳米,但绝对不能与晶格相同且接近。 我们可以得出结论,最小可能的百叶窗大小可以约为1纳米,但这是没有意义的,因为如此紧密的百叶窗无法与其他百叶窗一起工作,这会导致故障。 很难预测将来会使用哪种技术,但是,可以说4 -5纳米的快门尺寸是有限的,但仅限于硅。

摩尔定律和现代处理器市场。



处理器市场长期处于停滞状态。 新技术的发展不仅减缓了发展速度,而且这些技术也没有带来生产力的明显提高。 尽管如此,我们没有发现任何问题,新处理器仍然比旧处理器更强大,更好。 当核心性能达到顶峰时,多核和多线程就可以解决。 普及多核系统的策略是相当有前途的发展策略。 它是AMD坚持的。 促进多核是必要的,因为远非所有程序和应用程序都支持大量核。 有些甚至需要一个高性能线程,与在少于8个线程(具有相似的频率和制造过程)的处理器上相比,在多核处理器上的性能将较弱。 但是您需要更改它。 当程序使用大量处理器资源,但同时占用一个线程时,多核处理器将具有更多的多任务处理能力。 多核处理器显然会做得更好,并且过载更少。 我们只能等待。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN444810/


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