集成之路怎么走？“摩爾定律Plus”接班

　　4月14日消息，據(jù)TechCrunch報道，我們現(xiàn)在正處于計算領(lǐng)域真正的轉(zhuǎn)折點上，我們正在使用的技術(shù)每天都在進化。嵌入式傳感器和網(wǎng)絡接入的快速融入，正將我們使用的大部分電器變成“智能設備”，它們可對我們的語音指令做出回應，同時產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)又可在尖端網(wǎng)絡計算機或云端進行分析。

　　我們看到虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)已經(jīng)被開始采用，這些技術(shù)要求大量計算和圖形處理能力才能為人類提供更真實的生活體驗。加上機器學習的應用，它可通過大量數(shù)據(jù)訓練及時提供符合情境的信息，或是接管大量普通任務。這些新的應用都在對計算機行業(yè)發(fā)起挑戰(zhàn)，它需要在改進承受水平的情況下提供更多計算能力。

　　然而，提供更多計算能力存在巨大挑戰(zhàn)，因為摩爾定律中半導體更新?lián)Q代的步伐已經(jīng)減緩。所謂摩爾定律，是指通過縮小電路體積、改進性能以及能源效率，集成電路上可容納的元器件數(shù)量每2年就會增加一倍。過去，半導體技術(shù)非常依賴下一代計算機芯片，而這些芯片的價格更便宜，速度也更快。

　　物理法則是無法被欺騙的，我們已經(jīng)達到晶體管小型化的物理極限。然而在未來10年中，新的半導體技術(shù)節(jié)點將依然需要顯著小型化和降低功耗，但是成本正在增加，歷史性的改進速度也還未實現(xiàn)?，F(xiàn)在我們正面臨這樣的情況：摩爾定律的歷史性進步依然緩慢，而新的計算密集型應用卻要求更強大的就算能力。這受到永不滿足的消費需求所驅(qū)動，我們渴望更多數(shù)據(jù)、更強大的數(shù)據(jù)處理能力、更多實時信息以及更快的服務等。無人駕駛汽車、無人機以及機器等，都要求大量的實時信息處理、推理以及解釋支持。

　　對于安全故障操作或迅速響應，計算可能無法全部在云端完成。我們發(fā)現(xiàn)計算需要移出網(wǎng)絡邊緣，并向用戶靠攏。新興智能電器和AR/VR接口需要高性能的計算能力分配到本地，包括汽車、住宅、企業(yè)或細胞塔中，同時依然需要連接到云端。

　　數(shù)以百萬計的“物聯(lián)網(wǎng)”設備中普遍存在的傳感器，以及隨著我們工作和個人生活大部分實現(xiàn)數(shù)字化，都會創(chuàng)造數(shù)據(jù)大爆炸。海量數(shù)據(jù)需要新的技術(shù)進行實時處理和分析。我們希望以全新的方式利用這些數(shù)據(jù)，比如在AR和VR混合環(huán)境中，我們可以在所在空間中看到覆蓋的信息和混合呈現(xiàn)的圖像。從根本上說，這樣的要求改變了我們與技術(shù)互動的方式，要求更高的計算性能。

　　這種力量能讓虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實渲染逼真的圖像，將符合情境的信息或圖形覆蓋到真實世界的視覺上。英國皇家醫(yī)學院已經(jīng)在VR中記錄手術(shù)，你可以很容易想象AR覆蓋提供的實時信息幫助醫(yī)生更精確地完成手術(shù)。這些都是真正的顛覆性應用。如果計算能夠按照當前步伐進步，這種顛覆將會影響所有行業(yè)?？墒牵绾文軌蛟谀柖伤ヂ鋾r保持這種進步速度?如何才能提供更多計算能力?

　　事實證明，工程師們可以操縱更多杠桿以推動未來計算性能提高。這就是我所謂的摩爾定律+(Moore’s Law Plus)，它將要求工程師更具創(chuàng)意，進行跨學科、跨行業(yè)協(xié)作。摩爾定律+在四個方面打開了“創(chuàng)新之門”：

　　1.更小的半導體設備與更具成本效益的包裝和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，這將使芯片技術(shù)以更新穎的方式靈活結(jié)合。

　　2.利用計算處理器(CPU和GPU)的異構(gòu)混合以及專門的孵化器，使用來自高級記憶中的數(shù)據(jù)訓練這些引擎。

　　3.打造易于編程和利用異構(gòu)計算的開源軟件項目和開發(fā)框架

　　4.開發(fā)新的軟件應用生態(tài)結(jié)構(gòu)，即使用先進的機器學習、數(shù)據(jù)分析以及VR與AR渲染幫助程序更易于使用。

　　在摩爾定律+的時代，大學和行業(yè)將將利用這些杠桿提高性能。在鑄造前沿，遠紫外光刻將是有效的技術(shù)，可以驅(qū)動小型進程節(jié)點制造業(yè)向前發(fā)展，進而催生更小的新式晶體管。它們將與新的金屬結(jié)構(gòu)連線，以降低電阻。在半導體行業(yè)，制造業(yè)將進一步發(fā)展。

　　未來電器也將需要更多內(nèi)存，無論是PC、移動設備還是服務器。對于服務器來說，某些特定工作負載，特別是機器學習、虛擬化應用以及數(shù)據(jù)處理等，都對內(nèi)存有著無止境的要求。然而，我們過去每年增加的內(nèi)存密度都在下降。這同樣需要創(chuàng)新拉動，我們可能看到非易失性內(nèi)存或堆棧內(nèi)存誕生。

　　在我看來，如果你無法輕松規(guī)劃這些新方法，保持摩爾定律+18到24個月的增長率依然是徒勞的。生態(tài)系統(tǒng)中有CPU，但是如果你想利用CPU和其他加速器，你需要開放的方案。有些人采用專門的方案，這很有用，但成本高昂。AMD幫助開發(fā)的Heterogeneous Systems Architecture (HSA) Foundation允許這些不同的技術(shù)協(xié)同工作、分享內(nèi)存以及從系統(tǒng)角度進行優(yōu)化，包括CPU、GPU以及FPGA等固定功能加速器。

　　要想在摩爾定律+的世界保持繼續(xù)進步，需要半導體行業(yè)與不同的制造商、學術(shù)界進行工程合作，創(chuàng)造易于編程環(huán)境的開放標準。這就是我為何相信公司可以添加更多晶體管，并能管理成本曲線的原因。將這一切結(jié)合起來，它真的能夠促進計算進一步加速。有了摩爾定律+，摩爾定律的前進步伐就不會減速，而且會繼續(xù)為顛覆提供動力。