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“摩尔定律已死”:对未来计算机发展的三个预测

“摩尔定律已经死了。摩尔定律已经结束了。”
考虑到摩尔定律一直是推动计算机在过去50年飞速发展的引擎,这种说法似乎令人担忧。芯片设计师Arm的专家就芯片设计如何发展以确保性能不断提升进行了分析。
在某种程度上,这是真的,但我们不在乎。
首先,大量基于arm的处理器被出售给了嵌入式计算市场,在那里,晶体管的体积仍然很大,芯片的速度仍然很快。
但更重要的是,过去由摩尔定律带来的对计算性能的定期提升将继续下去,而且将取决于芯片设计的变化。

预计处理器设计将通过以下三种方式发展和进步。
1、3D芯片将继续改善处理器性能。
芯片设计人员将通过将更多晶体管和处理器芯片叠加在一起,继续从处理器中获取更多功率。
在3D技术中发生了很多事情,无论是在芯片内的硅晶体管和3D晶体管中,还是在集成芯片中。
你在制造闪存芯片方面已经成为现实,现在你在服务器中所做的事情已经成为现实,你可以将大型多核CPU切换成四个较小的CPU并堆叠起来。
通过开始将这些处理器与内存堆叠起来,产量上升,实际上你有更好的性能和更高的产量。
2、计算机将依赖于日益专业化的芯片
虽然今天的系统已经将工作负载卸载到为加速这些任务而定制的处理器上,例如,3D渲染到GPU或运行训练有素的机器学习模型到谷歌的TPU,但未来的系统将拥有更广泛的专用芯片
退一步说,我们正在做的一些任务是什么?我们如何设计更好的加速器来解决特定的任务?我们如何建立加速器?
这是一种将大脑周期用于解决计算问题的方法,而不仅仅是蛮力和晶体管。
要继续改进加速器,还有很多进展。在未来三到五年里,仅仅通过改进基于cmo的机器学习,就能获得很多收获。
谷歌TPU就是一个很好的例子。做这些计算不需要很大的精确度。您可以通过不计算小数点中的位数来减少电源和延迟。
3、计算机将超越硅芯片
在不久的将来,我们有可能达到传统材料和技术用于制造处理器的极限,比如现在使用的CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片。
在这一点上,系统内部的芯片将变得更加多样化,传统的CMOS芯片将与更奇异的信息处理器并存。
我们将开始看到硬件差异化的加速器,所以,你可以拥有一种特殊的晶体管,它可以很好地完成一件事,[它]并不一定能很好地计算出来,而且你可以将芯片固定在常规的CMOS芯片上。
我们的小部件在某些方面远远超过CMOS。它可以是光子学,可以是自旋电子学,也可以是新的存储器。
构建这些系统将会是一个更大的挑战,然而,我真的没有看到我们将在系统级别上放缓,只是系统看起来不像一个庞大的整体系统一块CMOS。
希望神经形态、自旋电子学,甚至量子光子芯片能够在系统中找到自己的路。
在10-15年的时间内,将会有新的技术将我们带出CMOS之上。
芯片设计师的工作可能越来越难,但从消费者的角度看,不会出现放缓。
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