近幾十年間，摩爾定律一直推動(dòng)著半導(dǎo)體制造能力的進(jìn)步，同時(shí)也帶來了高科技領(lǐng)域的巨大飛躍。然而，近期關(guān)于摩爾定律已走到盡頭的聲音開始甚囂塵上，為此英特爾也不得不出面辟謠。
講到摩爾定律，我們首先來回顧下它的定義。摩爾定律是由英特爾創(chuàng)世人之一的戈登·摩爾于1956年提出，大致概況其核心含義為芯片上的晶體管數(shù)量每隔24個(gè)月將增加一倍。其經(jīng)濟(jì)學(xué)意義就是：按照特定節(jié)奏推動(dòng)半導(dǎo)體制造能力的進(jìn)步，我們就可以降低任何依賴于計(jì)算的商業(yè)模式的成本。
作為摩爾定律的提出者，英特爾自然一直踐行著該定律。事實(shí)也是如此，半個(gè)多世紀(jì)以來，半導(dǎo)體行業(yè)一直按照摩爾定律來前進(jìn)。然而，特爾從22納米到14納米再到10納米的推出時(shí)間間隔都已超過24個(gè)月、甚至36個(gè)月，這似乎正在背離摩爾定律。與此同時(shí)，作為半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的另外兩個(gè)強(qiáng)勁對(duì)手，三星和臺(tái)積電都宣傳已經(jīng)投產(chǎn)10nm工藝，7nm也將接踵而至，而此時(shí)英特爾還只是在14nm階段，行業(yè)質(zhì)疑聲也不短出現(xiàn)。
在這樣的情況下，英特爾終于坐不住了，芯片制程方面的大咖集體亮相為摩爾定律正名。9月19日在北京舉辦的“英特爾精尖制造日”上，英特爾公司全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總裁楊旭，英特爾公司執(zhí)行副總裁兼制造、運(yùn)營(yíng)與銷售集團(tuán)總裁Stacy Smith，英特爾高級(jí)院士、制程架構(gòu)與集成總監(jiān) Mark Bohr，英特爾公司技術(shù)與制造事業(yè)部副總裁、英特爾代工業(yè)務(wù)聯(lián)合總經(jīng)理 Zane Ball等眾多高管紛紛出席，正式發(fā)布了其10nm制程工藝。一方面力證摩爾定律依然有效，另一方面怒懟了三星和臺(tái)積電。
摩爾定律依然有效
“摩爾定律究竟是否會(huì)失效，答案是肯定不會(huì)?！庇⑻貭柟緢?zhí)行副總裁兼制造運(yùn)營(yíng)與銷售集團(tuán)總裁Stacy Smith認(rèn)為：“摩爾定律在不同層面上奠定了英特爾發(fā)展以及整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。我們都知道，制造成本趨勢(shì)是不斷攀升的，如果晶體管體積不斷微縮，事實(shí)上每個(gè)晶體管的成本是下降的。由下圖可以看出，最后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本下降幅度是高于歷史趨勢(shì)的。它證明什么？那就是摩爾定律仍然有效。雖然說14納米到10納米節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間已經(jīng)延長(zhǎng)，但是英特爾創(chuàng)新性地采用超微縮技術(shù)，創(chuàng)紀(jì)錄地將晶片面積縮小了0.5倍以上，使得摩爾定律依然能夠發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展?！?/p>
但是客觀而言，物理極限終歸會(huì)出現(xiàn)。對(duì)此，Stacy Smith認(rèn)為：“有一天我們可能會(huì)達(dá)到物理極限，但目前還看不到終點(diǎn)。記得在1990年，當(dāng)晶圓上的晶體管大小達(dá)到用以印刷它們的光的波長(zhǎng)（193納米）時(shí)，物理學(xué)界明確指出：我們不能再向前推進(jìn)了。但是我們突破了那個(gè)挑戰(zhàn)：我們使用掩模圖形產(chǎn)生的干涉光柵進(jìn)行印刷，開發(fā)了計(jì)算型光刻技術(shù)和多重曝光?；叵肫饋?，193納米甚至稱不上是減速帶，我們目前的制程比當(dāng)時(shí)還要小20倍。這得益于我們持續(xù)的創(chuàng)新。比如目前在14納米制程中使用的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）和超微縮技術(shù)（hyper scaling）。升級(jí)版的超微縮技術(shù)已應(yīng)用在我們即將量產(chǎn)的10納米制程，而得益于這一新的工藝突破，我們可以不斷降低每百萬晶體管的成本?！?/p>
對(duì)此，英特爾高級(jí)院士、制程架構(gòu)與集成總監(jiān) Mark Bohr也表示：“如果你在20年前問半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)專家，他們會(huì)告訴你摩爾定律還能繼續(xù)十年。如果你在10年前再問行業(yè)專家，他們還會(huì)說十年?，F(xiàn)在你問我，我還是會(huì)回答十年。我們拿海平面打一個(gè)比方，你離海平線越來越近，但它還是不斷往前推進(jìn)的?！?/p>
總體而言，英特爾堅(jiān)信摩爾定律依然有效，至少現(xiàn)在還看不到終點(diǎn)。面對(duì)制程工藝的挑戰(zhàn)，英特爾寄予厚望的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管和超微縮等技術(shù)，有望使得英特爾再次渡過難關(guān)。
怒懟三星和臺(tái)積電
我們都知道，在半導(dǎo)體制程技術(shù)方面三星和臺(tái)積電正在對(duì)英特爾發(fā)起強(qiáng)勁挑戰(zhàn)。2014年英特爾推出14nm工藝之后，不到一年的時(shí)間三星也推出了其14nm工藝，而臺(tái)積電也推出了16nm工藝。而在2016年底，三星和臺(tái)積電后來居上，相繼推出了10nm工藝，整整比英特爾提前了近一年時(shí)間。
“并不是所有的10nm就是真正的10nm?！庇⑻貭柛呒?jí)院士、制程架構(gòu)與集成總監(jiān) Mark Bohr表示：“對(duì)于制程節(jié)點(diǎn)上的亂象，更多是企業(yè)市場(chǎng)銷售的策略。采用晶體管密度更適合準(zhǔn)確反應(yīng)制程工藝水平，從而厘清制程節(jié)點(diǎn)命名的混亂狀況。英特爾在重要的制程創(chuàng)新方面領(lǐng)先整個(gè)行業(yè)至少三年。過去15年，英特爾在邏輯制程方面推出的所有重要?jiǎng)?chuàng)新均得到行業(yè)的廣泛采納。對(duì)于未來發(fā)展，英特爾也沒有停下腳步，正在研究更多突破性技術(shù)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展?！?/p>
對(duì)于制程節(jié)點(diǎn)命名方式，英特爾也提出用晶體管密度更加適合，具體公式為：
從重新定義制程節(jié)點(diǎn)命名，到列舉10nm工藝性能和功耗對(duì)比，英特爾直接點(diǎn)名道姓，三星和臺(tái)積電你們都不是真的10nm?？芍^狠狠地懟了兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，作為吃瓜群眾正在期待三星和臺(tái)積電如何回應(yīng)。但是，先站出來的卻是NVDIA。
NVDIA先站了出來
9月26日同樣是在北京舉辦的GTC技術(shù)大會(huì)上，NVIDIA創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長(zhǎng)黃仁勛直接嗆聲英特爾：“摩爾定律已經(jīng)終結(jié)，設(shè)計(jì)人員無法再創(chuàng)造出可以實(shí)現(xiàn)更高指令集并行的GPU架構(gòu)，晶體管數(shù)量每年增長(zhǎng)50%，但CPU的性能每年僅增長(zhǎng)10%?！?/p>
這英特爾前腳剛宣布摩爾定律依然有效，NVIDIA就直接宣布摩爾定律已經(jīng)終結(jié)，其中充滿了火藥味。
還是標(biāo)志性黑色皮衣，黃仁勛高呼：“GPU才是全新的‘超級(jí)摩爾定律’，這也是整個(gè)行業(yè)一次千載難逢的機(jī)遇?！?/p>
據(jù)黃仁勛介紹，NVIDIA V100數(shù)據(jù)中心GPU配備有210億個(gè)晶體管，性能較早前的NVIDIA Pascal架構(gòu)P100 GPU提升了5倍，同時(shí)可提供相當(dāng)于100個(gè)CPU的深度學(xué)習(xí)性能。這一性能的提升相較于摩爾定律對(duì)同一時(shí)期的預(yù)測(cè)提升了4倍。
在黃仁勛看來，GPU可以彌補(bǔ)CPU的不足，加速處理高強(qiáng)度計(jì)算負(fù)載。摩爾定律太老，太慢了……
在黃教主開啟AI時(shí)代計(jì)算新紀(jì)元的雄心壯志之下，似乎看到了摩爾定律落寞的身影……