科学家预测,除非以我们设计计算机的方式进行根本改进,否则到2040年,计算机芯片将需要比全球能源生产所能提供的电力更多。
投影可能意味着我们与摩尔定律- 集成电路中晶体管数量大约每两年加倍的想法 - 即将滑出我们的掌握。
关于电脑芯片的预测超过电力需求的预测最初包含在去年下半年发布的报告由半导体行业协会(SIA),但由于该集团发行了其最终路线图评估在半导体行业的前景上。
基本思想是,随着计算机芯片的大量晶体管计数,计算机芯片变得越来越强大,因此他们需要吸收更多的功率才能运行(除非效率提高)。
半导体制造商可以通过聪明的工程来应对这种功能,但是SIA说,当前方法的距离是有限的。
“行业遵循摩尔定律的能力导致了较小的晶体管,但功率密度和相关的热管理问题更大”,”2015年报告解释。
“每芯片的晶体管越来越多,意味着更多的互连 - 领先的微处理器可以具有几公里的总互连长度。但是,随着互连的缩小,它们变得更加低效。”
从长远来看,SIA计算这一点,按照当今的芯片工程方法的发展,“到2040年,计算能量将超过估计的世界能源生产”。
您可以看到下图中图表的问题,并通过当今主流系统的功率抽签 - 以橙色为代表的基准线 - 在2035年至2040年之间的某个时候黯然失色。
如今,Chip工程师将不断磨难的晶体管叠加在三个维度上,以提高性能并与Moore的定律保持同步,但是SIA表示,鉴于将来会浪费多少能量,因此逐渐降低了芯片。
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“常规方法正在陷入物理限制。减少芯片管理数据的'能源成本'需要在新材料,设备和体系结构中协调研究,”SIA表示。
“如果要阻止遵循爆炸性的增长曲线,这种新技术和体系结构必须比主流数字半导体技术的最佳当前估计值比当前的最佳当前估计值高几个数量级。”
当今的计算机工程师和科学家,SIA的挑战是很好的新路线图报告还建议,除了2020年以后,通过传统的缩放方法(例如缩小晶体管缩小)改善芯片性能在经济上将变得不可行。
这是一个巨大的问题,但是接下来的计算效率和研究可能需要来自与晶体管数量无关的领域 - 希望摩尔定律的精神在未来几十年中继续存在。
佐治亚理工学院的计算机工程师托马斯·孔戴(Thomas ConteIEEE光谱。
“这并不是说这是摩尔定律的终结。它正在退后一步,说出这里真正重要的事情 - 在这里真正重要的是计算。”