211service.com
Intel: chips moeten snelheidswinst opofferen voor energiebesparing
Beweeg over, silicium.
Intel, 's werelds grootste chipmaker, bereidt zich voor om alternatieven te omarmen voor de technologie die computergebruik al meer dan 50 jaar ondersteunt. William Holt, die de technologie- en productiegroep van het bedrijf leidt, zei deze week dat Intel, om te blijven verbeteren, binnenkort fundamenteel nieuwe technologieën zal moeten gaan gebruiken.
Holt zei dat Intel nog niet weet welke nieuwe chiptechnologie het zal gebruiken, hoewel het over vier of vijf jaar in gebruik moet worden genomen. Hij wees wel op twee mogelijke kandidaten: apparaten die bekend staan als tunneltransistors en een technologie die spintronica wordt genoemd. Beide zouden grote veranderingen vergen in de manier waarop chips worden ontworpen en vervaardigd, en zouden waarschijnlijk naast siliciumtransistors worden gebruikt.
De nieuwe technologieën die Holt aanhaalde, zouden echter geen snelheidsvoordelen bieden ten opzichte van siliciumtransistors, wat suggereert dat chips mogelijk niet meer sneller worden in het tempo dat de technologie-industrie gewend is. De nieuwe technologieën zouden echter de energie-efficiëntie van chips verbeteren, iets wat belangrijk is voor veel toonaangevende toepassingen van computergebruik tegenwoordig, zoals cloud computing, mobiele apparaten en robotica.
We gaan grote transities zien, zei Holt, sprekend op de International Solid State Circuits Conference in San Francisco. De nieuwe technologie zal fundamenteel anders zijn.
Een Intel-processor.
De chipindustrie wordt al tientallen jaren geregeerd door de wet van Moore, geformuleerd door medeoprichter van Intel Gordon Moore in 1965, wat een afkorting is geworden voor voortdurende, snelle vooruitgang in de mogelijkheden van computers. Moore stelde voor dat bedrijven elke twee jaar het aantal transistors op een bepaald gebied van een chip moeten verdubbelen om beter presterende chips te blijven maken zonder onbeheersbare kosten. Intel en anderen hebben processors geproduceerd met steeds grotere aantallen steeds kleinere en goedkopere siliciumtransistors om die voorspelling levend te houden. Tegelijkertijd zijn transistors veel energiezuiniger geworden. Samen hebben deze trends de ontwikkeling mogelijk gemaakt van supercomputers en laptops, smartphones en zelfrijdende auto's.
Holt zei dat ze nog twee generaties zullen blijven bestaan, slechts vier of vijf jaar, en tegen die tijd zullen siliciumtransistors slechts zeven nanometer groot zijn.
Een van de twee technologieën die Holt noemde die die leemte zouden kunnen opvullen, tunneling transistors , lijkt verre van commercialisering, hoewel DARPA en het industrieconsortium Semiconductor Research Corporation financieren onderzoek naar de apparaten. Ze profiteren van kwantummechanische eigenschappen van elektronen die de prestaties van conventionele transistors schaden en die problematischer zijn geworden naarmate transistors kleiner zijn geworden.
De circuits van een Intel-processor.
Spintronic-apparaten staan dichter bij commerciële productie en kunnen volgend jaar zelfs op de markt komen. Ze vertegenwoordigen digitale bits door te schakelen tussen twee verschillende toestanden die zijn gecodeerd in een kwantummechanische eigenschap van deeltjes zoals elektronen die bekend staan als spin. Kang Wang , een elektrotechnisch ingenieur aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, die aan spintronica werkt, zegt dat Holts opmerkingen passen bij zijn eigen verwachtingen dat spintronica het komende jaar zal verschijnen in sommige geheugenchips met een laag vermogen, misschien in krachtige grafische afbeeldingen kaarten.
Bijvoorbeeld, Toshiba aangekondigd vorig jaar dat het een experimentele spintronische geheugenarray had ontwikkeld die 80 procent minder stroom verbruikte dan SRAM, een type snel geheugen.
Tunneling-transistors en spintronica hebben echter beide nadelen die verder gaan dan het feit dat ze een grootschalige reëngineering van Intel's productieprocessen zouden vereisen. Krimpende siliciumtransistors om de wet van Moore levend te houden, hebben opeenvolgende generaties chips zowel krachtiger als minder energieverslindend gemaakt. Maar de twee nieuwe technologieën kunnen niet zo snel op gegevens werken als siliciumtransistors. De beste pure technologische verbeteringen die we kunnen aanbrengen, zullen leiden tot verbeteringen in het stroomverbruik, maar zullen de snelheid verminderen, zei Holt.
Dat suggereert dat de Wet van Moore, zoals we die kennen, kan eindigen. Maar Holt beweerde dat aanhoudende winst in energie-efficiëntie, en niet in pure rekenkracht, het belangrijkst is voor de dingen die tegenwoordig van computers worden gevraagd.
Vooral als we naar het internet der dingen kijken, zal de focus verschuiven van snelheidsverbeteringen naar dramatische verminderingen van het vermogen, zei Holt. Stroom is een probleem in het hele computerspectrum. De CO2-voetafdruk van datacenters die worden beheerd door Google, Amazon, Facebook en andere bedrijven groeit in een alarmerend tempo. En de chips die nodig zijn om veel meer huishoudelijke, commerciële en industriële objecten, van broodroosters tot auto's, met internet te verbinden, zullen zo min mogelijk stroom moeten verbruiken om levensvatbaar te zijn.