Moorův zákon dle Intelu: předpokládá čipy s bilionem tranzistorů do roku 2030
6.12.2022, Milan Šurkala, aktualita
Nejen AMD, ale i Intel se vyjádřil k platnosti Moorova zákonu a na rozdíl od Nvidie, Intel hovoří o tom, že stále platí. Do roku 2030 tak předpokládá prolomení hranice bilionu tranzistorů na jednom čipu. Tedy stěží uvěřitelných 1000 miliard.
Zatímco Nvidia se při uvedení nových GeForce RTX 4000 nechala slyšet, že Moorův zákon už neplatí, společnosti AMD i Intel se v posledních dnech vyslovily opačně a hovoří o tom, že zákon je nadále platný. AMD přiznalo, že je ale stále těžší ho udržet v platnosti, protože v poslední době stoupají ceny výroby čipů na jednotku plochy, a jednou z cest, jak udržet náklady na uzdě, je chipletový design. Rovněž společnost Intel takovou myšlenku úplně nezavrhuje a hovoří o kvazi-monolitických čipech. Na konferenci International Electron Devices Meeting (IEDM 2023) totiž Intel pohovořil o chystaných technologiích a jednou z nich je i počet tranzistorů na moderních čipech.
Intel se totiž nechal slyšet, že do roku 2030 očekává prolomení hranice 1 bilionu (1000 miliard) tranzistorů na jednom čipu. To může možná na první pohled vypadat neuvěřitelně, tak se na to pojďme podívat. Pokud uvážíme Moorův zákon, ten tvrdí, že se počet tranzistorů za každých 18-24 měsíců zdvojnásobí při zachování ceny takových čipů. Do konce roku 2030 tu máme 8 let, což při pozvolnější 24měsíční (2 leté) platnosti Moorova zákona znamená čtyři takové 2leté cykly. Jinak řečeno, podle tohoto zákona bychom mohli očekávat 24 zvýšení počtu tranzistorů. Jinými slovy 16násobné.
A kde jsme dnes? V případě GPU tu máme premianty v podobě Nvidia AD102 (76,3 mld. tranzistorů) a GH100 Hopper (80 mld.). Vynásobíme-li to 16, dostáváme se k cifrám 1,22, resp. 1,28 bln. tranzistorů u GPU v roce 2030. Vidíme, že i kdyby platnost byla trochu pomalejší než 24měsíční, k překonání by mohlo dojít. V případě procesorů to máme trochu složitější. Máme tu stále větší integraci věcí do procesoru, chiplety a např. 96jádrový AMD EPYC 9654P má se vším všudy 78,84 mld. tranzistorů. Některé procesory do sebe ale integrují ještě více věcí, a tak např. Apple M1 Ultra s "pouhými" 20 jádry CPU kvůli integraci obří paměti a výkonného GPU s až 64 jádry dosahuje dokonce 114 mld. tranzistorů. Násobit toto číslo 16, dostaneme se k 1,82 bln. tranzistorů.
Jak vidíme, číslo jednoho bilionu nevypadá úplně nereálně, a to i přesto, že jak někdo poznamenal v diskuzích na Internetu, tento předpoklad vyslovil Intel, který nám sliboval 10 GHz Pentia 4 pro rok 2005. Je o 17 let později a takové frekvence jsme nedosáhli ani při tom nejextrémnějším overclockingu.
Co dalšího nám tady ale Intel na oslavu 75 let od vzniku prvního tranzistoru ukázal? Např. zmínil 3D pouzdření, které by mělo zajistit lepší integraci jednotlivých chipletů, zvýšení propustnosti, zkrácení prodlev a vytváření již zmíněných kvazi-monolitů. Hovořilo se také o novém 2D materiálu, který má tloušťku pouhých 3 atomů. Spolu s téměř ideálním přepínáním tranzistorů a velmi nízkými úniky proudu to vytváří cestu pro vrstvené tranzistory s technologií GAA.
Zmíněno bylo také vrstvení pamětí nad tranzistory a využití feroelektrických kondenzátorů. Připomeňme, že FeRAM má být velmi rychlá, energeticky efektivní a navíc není volatilní (uchovává si informaci po vypnutí). Prozatím byla zásadním nedostatkem velmi nízká paměťová hustota. Polovodiče využívající GaN (nitrid galia) vypadají být slibnými náhradami křemíku, nicméně zatím je zde stále několik problémů. Intel však prezentoval pokroky na poli technologie GaN-on-Si, kde bylo dosaženo 20násobného zlepšení efektivity a mezní frekvence se dostala na 680 GHz (to je situace, kdy s dalším zvyšování frekvence začne zařízení pracovat méně efektivně, příp. se vypne). Podle Intelu by toto mohlo pomocí bezdrátovým zařízením nahrazujícím dnešní technologii 5G a pracuje se na tom, aby se daly vyrábět na 300mm waferech, což by mělo snížit cenu do přijatelnějších mezí.
