都需要新的计算工作负载的新芯片技术

对于复杂的新的计算工作负载成为常态,而摩尔定律接近其极限,是时候重新思考我们如何创建计算机处理器。

肖像历史

在接下来的两到三年内,我们将看到的新的复杂的处理器爆炸,不仅做通用计算我们通常看到今日(标量和矢量/图形处理),还要做矩阵和空间数据的显著量analysis (e.g., augmented reality/virtual reality, visual response systems, artificial intelligence/machine learning, specialized signal processing, communications, autonomous sensors, etc.).

在过去,我们预计全新一代的芯片添加特性/功能,因为他们正在设计中。但这种方法正在成为问题。随着我们扩展摩尔定律接近物理可能性边缘(10nm至7,然后5),它变得越来越冗长和昂贵,完善新工艺。什么一般正要处理步骤改善12个月之间,现在是接近两年,新工艺的工厂可以花费向上10十亿$以上。

Further, designs of specialized systems are pushing circuit “dies” to unprecedented sizes, making the yield of these chips (i.e., the number of good chips that can be obtained from processing a large silicon wafer) significantly lower than previous generations, which has the effect of raising prices and limiting supplies.

如何保持摩尔定律继续的承诺

我们需要的是一个不同的方法来保持摩尔定律的活(即不断增加的性能和特性/功能),而在同一时间芯片制造的物理限制范围内工作的承诺。毫无疑问的是芯片架构将提前,以减轻一些负面物理效应(例如,几年前FinFET晶体管这样做是相当令人钦佩)。但是重用完美的技术,而无需重新设计它来实现限制或无改善/收益的能力也同样重要。

我们如何体验的芯片性能也发生了变化。在不太遥远的过去,它主要是对CPU的性能。然后是进行图形处理的GPU。随后而来的通信需求和视频处理DSP的。现在我们正在向那里的AI,(热塑性聚氨酯,Nervana,FPGA)的专用电路,专业视觉处理(的VPU,Movidius)等正在他们的方式进入主流设备的点。此外,新的非易失性存储器类型(例如,3D交叉点,Optane)需要到了游戏作为数据集变得越来越大。

我们做了(并且仍然做)具有在一个封装扎多样电路一起多芯片模块,和老衬底的方法来多芯片(基本上是硅电路板)并允许混合和匹配的能力。它在多CPU的高性能系统中广泛使用。但是,这不符合必要使异构芯片作为其整体等效替代吸引力的高性能标准。这有后果全部由更小的芯片的东西(IOT)级芯片,最高的互联网专业边缘服务器的方式,到云和数据中心。2020欧洲杯预赛

英特尔的处理器设计新战略

英特尔已经设计了一种新的方法。叫Foveros,它允许不同技术的“节点”和不同的功能,内置多种不同的芯片要在彼此顶部堆叠,它们之间非常快速通信。它也具有足够的功率和热传递,使所得到的器件几乎为单片芯片有效。这种类型的技术一直是有吸引力的,但它唯一的,现在英特尔已经找到了一种方法,以使其性能和有竞争力的制造成本的。

3D堆叠技术已经在存储器一段时间以来一直使用的,但是这是一个比在异构系统简单得多的问题,与具有更规则芯片的结构和比多样大小/配置更简单的通信要求存储器/ IO异构处理电路通常发现。

这是英特尔的一个重要步骤,最终实现整体上市。这使得英特尔可以使用旧技术它已经被证明是可靠和能干,并没有真正被重新设计,新的工艺节点中获益。并允许复用的组件 - 从而延长了设计成本回收的窗口,以及让他们可以从已经成熟的,大批量的生产设施。

有人会说,英特尔这条路向下移动,因为它失去了一次两到三年的优势,在工艺技术,以更灵活的播放器(例如,TSMC)。当然,英特尔有很多工作要做,以解决其工艺制造问题。But many future chips will need circuits that don’t always lend themselves to the most modern process (e.g., FPGAs for AI programming, non-volatile memories, Input/Output and communications/5G), nor do well being embedded in massive monolithic system chips. Having an ability to mix and match circuits from various processes while maintaining overall performance is highly advantageous. Further, it relieves the burden of having to produce a fully monolithic implementation of specialty chips (expensive and with a lengthy time to market), and it creates an ability for Intel to put other circuits — even those potentially designed by a customer or third party — on the final product.

最终,我相信这个功能对于英特尔实现市场优势的重要一步,该收益将被视为在未来一到两年。我也希望看到英特尔的竞争对手在类似的方法来这个3D堆叠功能(就像他们在的FinFET晶体管技术的确在过去的)工作,以恢复一些市场优势。但是,英特尔称,他们花了10年时间完善这项技术,所以它不可能竞争对手可以很快复制它。

Besides the benefits to Intel, which should be significant, I expect this technology to benefit the market in general, as it brings more heterogeneous compute capability to more specialized computing workloads faster and for lower costs — and especially in areas where more limited quantities don’t enable the massive runs needed for fully monolithic design solutions to be economical. And that should be good for everyone. After all, that’s what Moore’s Law is really about.

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