分析：沒了摩爾定律 芯片開發(fā)路在何方

摩爾定律失效問題雖然并不新鮮，但IBM一位研究員卡爾·安德森(Carl Anderson)最近再次拋出此言論。摩爾定律即將失效。安德森以過往多個曾高速增長的行業(yè)為例，稱每個行業(yè)的指數(shù)級增長最終都會走向終結(jié)。

　　安德森認(rèn)為，研發(fā)方面的驚人費用將成為芯片晶體管繼續(xù)增長的一個主要障礙。一般來說，芯片開發(fā)和制造動不動就耗費數(shù)十億美元，負(fù)擔(dān)得起的公司可謂少之又少。

　　如IBM的研發(fā)預(yù)算超過60億美元，3000名以上工程師組成核心研發(fā)團(tuán)隊，還要多達(dá)10倍以上的工程技術(shù)人員。

　　目前的問題不是技術(shù)演進(jìn)路標(biāo)，而是芯片制造的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實，如今開工一家新的工廠需要投入30億美元。

　　而芯片公司的財務(wù)健康與否取決于如何在每個晶圓(wafer)上制造更多的芯片，也就是降低每片裸片的成本。新的材料和設(shè)備的添置 讓工廠成本在金融危機(jī)的當(dāng)下難以承受。

　　Micron存儲業(yè)務(wù)副主席Brian Shirley認(rèn)為：“我們目前進(jìn)入了這樣一個時代，所有公司的技術(shù)正在接近光刻工藝的物理極限，所以挑戰(zhàn)相比以往更加艱巨，目前，我們正在尋找能在3到5年內(nèi)解決這個挑戰(zhàn)的方法，那些研發(fā)看起來將會花費大量成本，且產(chǎn)業(yè)的壓力也比以往更大?！?/p>

　　向物理極限挑戰(zhàn)的研究和開發(fā)的不菲花費，讓安德森相信，晶體管將有可能再繼續(xù)保持一兩代的指數(shù)級增長，但這只是就最尖端的芯片而言，例如多核心微處理器。但更多的設(shè)計師發(fā)現(xiàn)，日常的應(yīng)用程序不需要最新的芯片設(shè)計。

　　事實上，從1997年，IBM“深藍(lán)”超級計算機(jī)擊敗了國際象棋冠軍卡斯帕羅夫，到十年后游戲領(lǐng)域的稱霸，IBM在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域取得了大量專利，在絕緣硅(SOI)、高k金屬門(high-k metal gate)、三維芯片堆疊(3D Chip Stacking)，以及空氣縫(Airgap)等是IBM專利獲取最密集的領(lǐng)域，而這也是巨額投入的結(jié)果。

　　而那些喜歡動畫和打游戲的玩家，可能是推動芯片進(jìn)步的最大動力。目前，IBM可謂是游戲機(jī)處理芯片的王者，截至3月，IBM作為任天堂的處理器供應(yīng)商，為風(fēng)靡世界的Wii游戲機(jī)提供了5000萬個處理器。

　　這種芯片以IBM的Power架構(gòu)為基礎(chǔ)，采用了IBM的硅絕緣體技術(shù)。這種硅絕緣體技術(shù)可改善芯片性能和減少耗電量?；贗BM Power架構(gòu)和硅絕緣體技術(shù)的微處理器可用于包括游戲、消費電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)存儲和服務(wù)器等許多應(yīng)用。

　　但I(xiàn)BM這種定制設(shè)計的高性能處理器，最受歡迎的還是在提供個人化和節(jié)能的游戲機(jī)領(lǐng)域。IBM還在為索尼PS3、微軟的XBOX360游戲機(jī)等生產(chǎn)芯片。

　　芯片開發(fā)的未來會怎樣？安德森認(rèn)為，沒了摩爾定律，還有三個出路：光學(xué)互聯(lián)(optical interconnects)、3D芯片以及基于加速器的處理技術(shù)。

　　基于加速器的處理技術(shù)是時下熱門的技術(shù)，除IBM之外，Nvidia、AMD旗下的ATI部門，正從這一方向提高科學(xué)計算和動畫軟件的運行速度。英特爾也將于今年末或明年初推出可以用作“加速器”的Larrabee芯片。而這些新技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，游戲和動畫是第一試驗田。

　　在游戲領(lǐng)域取得成功后，IBM一直希望將自己的Cell芯片不僅僅用于游戲機(jī)，高性能處理Cell應(yīng)用領(lǐng)域被延伸至石油探勘、氣象模擬、生命科學(xué)等運算市場。

　　但影像處理能力成為越來越重要的指標(biāo)。技術(shù)研究公司Clabby Analytics的分析師Joe Clabby表示，IBM在刀片基礎(chǔ)架構(gòu)上嘗試不同類型的處理器架構(gòu)來滿足不同計算需求。而使用Cell處理器的刀片服務(wù)器最好的領(lǐng)域是獲得有成像需求的用戶諸如影像公司的青睞。世界范圍內(nèi)的影像數(shù)據(jù)處理需求仍會迅猛增長。