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摩尔定律终结时

2020.03.10 来源: 浏览:0次

摩尔定律终结时,芯片开发工程师要具备什么能力

在于美国德克萨斯州奥斯汀举行的第50届设计自动化大会(DAC 2013)上,本届新设了名为SKY(Short Key notes)Talk的6场30分钟短暂主题演讲。笔者聆听了其中的一场,题目为What a chip designer needs at the end of Moores Law。

演讲者为美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)的Robert Colwell(图1)。想必各位读者也知道,DARPA因主导过互联及GPS开发项目而为人所知。目前作为美国研究人员的研究资助者而闻名。DARPA是相当于日本的JST(独立行政法人科学技术振兴机构)或NEDO(独立行政法人新能源与产业技术综合开发机构)的研究基金管理机构。

Colwell预测称,2020年之前摩尔定律仍然有效,性能出色且价格低廉的IC会很快出现。但是,摩尔定律会在2020年到2030年之间被打破。尽管IC能够高速运行,但尺寸会增大,而且会产生高热量,成本也会提高(图2)。

众所周知,摩尔定律是指硅制IC的集成度在18到24个月内翻倍的经验法则。通过采用新设计方法降低成本、提高速度、容易设计并可产生利润的IC,从这种观点来说,技术的进步同样遵循摩尔定律。

目前

,摩尔定律仍然有效,集成的晶体管数量不断增加。但1974年发布的、晶体管工作速度不断提高同时功耗不断降低的Donnard定律(美国IBM的DRAM开发者nnard提出)已不再适用。也就是说,因热量和功耗问题,芯片的频率已不能再提高了。

开发人员有不少事情可做

Colwell表示,有些技术可以改善这种情况,今后有望开发出来。具体而言,包括(1)GPU等特定运算处理器;(2)硬件的异质并行化;(3)硬件和软件发生故障后的恢复能力;(4)有效的冷却方法;(5)算法、工具、模拟方法与仿真;(6)降低成本和缩短TAT(TIme to market)。为了开发出这些技术,DARPA已开始投资研发概率性设计方法、三维纵置IC、异质材料的使用及冷却技术等(图3)。

图2:摩尔定律一直在顺利延续,但终究会被打破 DARPA的幻灯片。

图3:目前DARPA投资的研发项目示例 DARPA的幻灯片。

在演讲的最后,Colwell介绍了7nm节点IC时代芯片开发人员应该选择的道路。这一时代的开发人员不应在系统层面上固步自封于RTL、电路、硅、热量、成本、性能、耐久性及软件等单项知识,而需要具备多方面的知识,拥有能够综合考虑这些方面的实力。而且,Colwell在结束演讲时还强调,不同开发人员、不同时间以及不同项目之间的交流也必不可少。

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