穿越60年的神话：摩尔定律最新发展(下）

 06摩尔定律（2023 版）

回到关于摩尔定律现状的分歧。

如果您一直密切关注摩尔定律的辩论，那么您会发现上面Pat Gelsinger的引述并不代表他在该主题上的最新立场。就在英特尔Innovate 2023大会上展示这张幻灯片几个月后……

（请注意强调的“每2年2次”）

Gelsinger将他的立场修改为：“摩尔定律本质上是你能在X、Y方向上缩小，并能在X和Y方向上实现0.7倍的缩小，这样你大约每两年就能实现两倍的增长，那是摩尔定律的黄金时代。现在已经不再是摩尔定律的黄金时代了，情况变得更加困难。所以我们现在实际上可能每三年才能实现一次翻倍，我们已经看到了放缓的趋势。”

所以今天，Gelsinger其实并不真正相信1975年版本的摩尔定律还在继续（尽管注意到他在演讲的后面部分对这些评论稍有保留）。

原来，我们关于摩尔定律是死是活的谜底在揭开盒子时产生，我们会发现薛定谔原先那不幸的猫其实已经死了。不过，它的一个“近亲”仍然活着。

公平地说，摩尔定律的含义存在一定程度的模糊性已经很长一段时间了。戈登·摩尔本人在1995年表示：

“摩尔定律的定义已经演变成几乎涵盖了与半导体行业相关的所有内容，当这些内容在半对数纸上绘制时，大致呈一条直线。回顾其起源以便限定其定义，我有些犹豫。”

我们试着总结一下：

节点缩小将持续一段时间，速度会放缓，但成本会越来越高。然而，摩尔定律不仅仅是关于缩小组件的。过去已经有其他方式去“将更多组件压缩至集成电路”，并且未来仍将继续出现这样的方式，包括摩尔所说的“设备智能”和“用小型功能构建大型系统”，这些方式将继续在一段时间内支持（修订版的）摩尔定律。最后，最有可能终结摩尔定律的是经济学，而非物理学。

摩尔之后

那么，当节点缩小、小芯片、堆叠和其他改进来源带来的收益真正结束时，会发生什么呢？我们应该持悲观态度吗？技术“进步”会戛然而止吗？

这张来自英伟达首席科学家Bill Dally在2023年通过IEEE Spectrum发布的幻灯片讲述了一个不同的故事。

在过去十年中，“单芯片推理性能”提高了1000多倍，其中只有2.5倍直接来自流程改进。

“要维持摩尔定律的进步，需要投入数十亿美元的投资，进行一些非常复杂的工程技术，并带来一系列国际问题。然而，所有这些仅仅为英伟达 GPU性能提升贡献了一小部分。”

实际上，单单“数字表示法”带来的性能增益已经超过了工艺改进带来的改善10倍以上。

当然，这与以英伟达首席执行官黄仁勋命名所谓的黄氏定律（Huang's Law）有关：

黄氏定律是计算机科学和工程领域的一个观察的结果，即图形处理单元（GPU）的技术进步速度远远超过传统的中央处理单元（CPU）。

也许像数字表示和更复杂的指令这样的增益是“一次性的”。它们不是摩尔定律在50多年里带来的那种重复的、一致的“指数”增长模式的一部分。也许人工智能是如此之新，以至于这些巨大的收益变得令人期待。

然而，这种看法忽略了建立在这些制造工艺之上的整个现代计算堆栈的深度、复杂性以及相对的“新颖性”。尽管机器学习属于新领域，但整个计算堆栈的其他部分也不算陈旧。

 07超越摩尔

《经济学人》在2016年11关于摩尔定律终结的文章中使用了一个多次被重复的类比：

“如果汽车和摩天大楼自1971年以来以这样的速度发展，现在最快的汽车速度将达到光速的十分之一；最高的建筑将达到月球的一半。”

《经济学人》指出，进步将由三个领域的进步来定义：软件（以DeepMind的AlphaGo为例）、云以及新架构。

最近，David Patterson一直在谈论“计算机架构的新黄金时代”（参见David Patterson和John Hennessy的图灵讲座链接笔记）：

“Dennard缩放的终结、摩尔定律的终结以及标准微处理器性能增益的减速，并不是必须解决的问题，而是一旦认识到它们，就能带来惊人机遇的事实。在未来十年里，我们将见证计算机结构领域的“寒武纪大爆炸”，这对学术界和工业界的计算机架构师来说是令人激动的时代。”

当一个芯片上有数千亿个晶体管时，仍有很多很多机会可以探索使用它们的新方法。

让我们回到汽车的类比。没有汽车版本的摩尔定律，汽车的速度没有像1971年那样提高数百万倍，但在其他一系列重要指标方面，它们已经获得了巨大的提升；如安全性、舒适性、可靠性等。

即使没有缩小组件，计算机的发展前景也远远超过汽车。我们可以期待摩尔定律以各种形式终结，并对未来的许多机会持乐观态度。

文章来源：半导体产业纵横