摩爾定律慢慢的有點(diǎn)跟不上時(shí)代的步伐, 芯片“摩爾定律”可否被刷新？

摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾的經(jīng)驗(yàn)之談，其核心內(nèi)容為：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個(gè)月便會(huì)增加一倍。摩爾定律是內(nèi)行人摩爾的經(jīng)驗(yàn)之談，漢譯名為“定律”，但并非自然科學(xué)定律，它一定程度揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。

被稱為計(jì)算機(jī)第一定律的摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(lntel)名譽(yù)董事長戈登·摩爾( Gordon moore)經(jīng)過長期觀察總結(jié)的經(jīng)驗(yàn) 。

1965年，戈登·摩爾準(zhǔn)備一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器發(fā)展趨勢(shì)的報(bào)告。他整理了一份觀察資料。在他開始繪制數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的趨勢(shì)。每個(gè)新的芯片大體上包含其前任兩倍的容量，每個(gè)芯片產(chǎn)生的時(shí)間都是在前一個(gè)芯片產(chǎn)生后的18~24個(gè)月內(nèi)，如果這個(gè)趨勢(shì)繼續(xù)，計(jì)算能力相對(duì)于時(shí)間周期將呈指數(shù)式的上升。 Moore的觀察資料，就是現(xiàn)在所謂的Moore定律，所闡述的趨勢(shì)一直延續(xù)至今，且仍不同尋常地準(zhǔn)確。人們還發(fā)現(xiàn)這不僅適用于對(duì)存儲(chǔ)器芯片的描述，也精確地說明了處理機(jī)能力和磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)容量的發(fā)展。該定律成為許多工業(yè)對(duì)于性能預(yù)測(cè)的基礎(chǔ) 。

經(jīng)過多年發(fā)展，Chiplet(模塊芯片)已不再是“少數(shù)人的游戲”。日前，Intel聯(lián)合AMD、Arm、高通、臺(tái)積電、三星、日月光、谷歌云、Meta、微軟等行業(yè)巨頭成立Chiplet標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，制定了通用Chiplet的高速互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)“Universal Chiplet Interconnect Express”(以下簡稱“UCIe”)，旨在共同打造Chiplet互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)開放生態(tài)。

對(duì)生態(tài)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定尤為關(guān)鍵。截至目前，雖然Chiplet還沒有統(tǒng)一的中文名，但作為摩爾定律的“救星”，它受到了包括AMD、Intel、蘋果等公司的青睞，越來越多地被應(yīng)用于它們的產(chǎn)品中。

“這些擅長做‘大芯片’的公司，看到了通過Chiplet技術(shù)所能帶來的性能和成本平衡，于是大力投入?！毙驹煞輨?chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民告訴《中國經(jīng)營報(bào)》記者，Intel、高通等這些代表了X86和ARM陣營最有影響力的公司都在牽頭制定Chiplet標(biāo)準(zhǔn)，這使得UCIe有很大可能將成為主流標(biāo)準(zhǔn)，加上ASE、臺(tái)積電等領(lǐng)先的封裝廠都參與其中，這對(duì)Chiplet標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟發(fā)展Chiplet的核心封裝技術(shù)是一個(gè)有力保障。

不過，國內(nèi)半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)芯謀研究總監(jiān)王笑龍則表示，UCIe的制定是Chiplet生態(tài)發(fā)展的前提條件，不是所有類型芯片都能從Chiplet這種技術(shù)方向中受益，Chiplet能為大型SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)提供可選方案，但不要神化它。

想要解讀UCIe，必然繞不開Chiplet。Chiplet是什么?業(yè)界有個(gè)十分形象的比喻，即可把Chiplet視為樂高積木，它能將采用不同芯片制造廠、不同制程的芯片像搭積木一樣進(jìn)行組裝，從而形成一個(gè)系統(tǒng)芯片。

“Chiplet的原型來自于Marvell創(chuàng)始人周秀文博士在ISSCC(國際固態(tài)電路峰會(huì))2015上所提出的MoChi (Modular Chip，模塊化芯片) 架構(gòu)概念，它類似于樂高積木的基礎(chǔ)模塊，具有很好的通用性，可以靈活組建成不同的模型(芯片)?！?

戴偉民表示，Chiplet是把一些具備某些具體功能的半導(dǎo)體IP先做成一顆顆die(裸片)，再將這些die按需要組合在一起，加上必要的電路設(shè)計(jì)，最后借助先進(jìn)封裝技術(shù)做成一顆完整芯片。

在電子創(chuàng)新網(wǎng)CEO張國斌看來，Chiplet概念的提出和勢(shì)頭漸盛與摩爾定律日趨放緩密切相關(guān)?！半S著半導(dǎo)體工藝制程向3nm/2nm(納米)推進(jìn)，晶體管尺寸已逼近物理極限，繼續(xù)提升晶體管密度即使在技術(shù)上可行，也會(huì)帶來巨額成本?！彼硎荆珻hiplet通過一組“小芯片”混搭成“類樂高”的組件來拯救日趨失效的摩爾定律。這是一條和傳統(tǒng)SoC不一樣的技術(shù)路線，是SoC集成發(fā)展到一定程度之后的一種新的芯片設(shè)計(jì)方式。

摩爾定律，是由Intel的聯(lián)合創(chuàng)始人Gordon Moore在20世紀(jì)60年代提出，當(dāng)時(shí)他表示計(jì)算機(jī)芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年會(huì)翻一番，這也意味著這些芯片及其供電的計(jì)算機(jī)的性能在大致相同的時(shí)間表上將會(huì)大幅提高。

在隨后的半個(gè)世紀(jì)里，摩爾定律一直被認(rèn)為是有效的，但是隨著芯片制造廠商達(dá)到原子級(jí)電路和電子物理的極限，摩爾定律慢慢的有點(diǎn)跟不上時(shí)代的步伐，就在這個(gè)時(shí)候，以NVIDIA創(chuàng)始人黃仁勛命名的黃氏定律逐漸步入大眾的視野。

黃氏定律和摩爾定律有類似的說法，表示支持AI 人工智能的芯片效能會(huì)每兩年增加一倍，效能提升主要是由于軟硬體隨著時(shí)間而做出的改進(jìn)。

這次大會(huì)Bill Dally主要介紹的三個(gè)項(xiàng)目分別是：

MAGNet

NVIDIA開了一個(gè)名為MAGNet的工具，MAGNet采用了NVIDIA獨(dú)有的新技術(shù)來協(xié)調(diào)并控制通過設(shè)備的信息流，最大程度地減少數(shù)據(jù)傳輸及帶來的消耗，使其生成的AI推理加速器在模擬測(cè)試中，能夠達(dá)到100TOPS/W(每瓦特100萬億次操作)的推理能力，比目前市場(chǎng)上頂級(jí)的的商用芯片仍高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

光鏈路

NVIDIA的另一個(gè)項(xiàng)目，目標(biāo)就是以更快速的光鏈路取代現(xiàn)有系統(tǒng)內(nèi)的電氣鏈路，這個(gè)項(xiàng)目是NVIDIA與哥倫比亞大學(xué)一起合作，共同研究如何利用電信供應(yīng)商在其核心網(wǎng)絡(luò)中所采用的技術(shù)，通過一條光纖來傳輸數(shù)十路信號(hào)。目前他們正努力嘗試在一毫米大小的芯片上實(shí)現(xiàn)Tb/s級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸，如果真的成功，將是目前互連密度的十倍。

在大會(huì)上Bill Dally也展示了最新的NVIDIA DGX系統(tǒng)模型，該模型采用最新的光鏈路技術(shù)，集中了160多顆GPU，實(shí)現(xiàn)超高速的數(shù)據(jù)傳輸。

Legate

為了能最大程度的利用光鏈路的能力，NVIDIA特地研究了全新的編程系統(tǒng)原型Legate。Legate可以幫助開發(fā)者在任何規(guī)模的系統(tǒng)上運(yùn)行針對(duì)單一GPU編寫的程序，甚至對(duì)于 Selene這種搭載數(shù)千個(gè)GPU的巨型超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣適用。