重视摩尔定律的第四维度——效能

半导体行业最近不断有好消息传来，但背后却隐藏着不断深化的危机，我担心这种危机在今后十年中将扩散到整个电子行业。
      摩尔定律并不是一项真正的法律。摩尔自己就经常提醒我们，这个定律只是半导体产业和其客户之间保持技术以指数速率向前发展的一个社会契约而已。没有强制性的理由要求摩尔定律必须继续下去。那么，为什么我们还要遵守摩尔定律呢？因为无论跟随摩尔定律的经济成本有多高，不跟随摩尔定律的社会成本都肯定要高得多。 50年来，IC给全世界的产品和服务提供了强大的发展动力，也推动了全球经济的快速发展。摩尔定律不仅表述了半导体领域的创新步伐，还描绘了现代世界的生活水平发展步伐。发生这种非凡变化的代价是什么？答案就在我们面前。
     摩尔定律的标准定义是计算机芯片的密度每两年提高一倍，但事实上这要复杂得多。因为这个定律具有多个维度，体现不同方面的变化：1)尺寸(密度)。一定数量的晶体管需要占用的表面积尺寸每年都在减小。2)性能。相同尺寸的芯片在内存容量、计算速度等方面将愈加强大。3)价格。随着芯片越来越小，价格也越来越便宜。如果重新设计架构，充分利用单个晶体管固有的速度提高优势，价格则下降得更快。尽管如此，提高性能仍一直是业界奋斗的主要目标。 过去20年，业界的工作重点一直是提高芯片密度，同时保持芯片尺寸相对稳定，并最大化性能和集成度。近来，采用更小晶体管实现更复杂单核处理器的过程变得异常昂贵。因此，一些大型处理器厂商开始转向多核设计。尽管这种方法能解决问题，但其代价是可能要永远放弃三维中的一个维度——尺寸。     
      好消息是摩尔定律仍然完整无损。我们能够保持前进的步伐，但同时也面临随时止步的巨大风险。 事实上，在摩尔定律中还隐藏着第四维度，这个维度可以保持摩尔定律像以往一样强大，甚至能延长其生命期--这就是效能。效能清楚地阐明，在仅仅50年中，庞大笨重的电脑主机是如何发展到轻便但性能更高的笔记本电脑。 几十年前，效能不是特别让人感兴趣。我们告诉自己，普通芯片功耗只有几瓦，即使每个芯片逐渐增加到100至200瓦，但与白炽灯和家用电器相比还是小巫见大巫。     
      由于放任半导体行业成为地球上最耗能的行业之一，我们已经破坏了摩尔定律的社会契约。这是不理智的。我们身处半导体行业，目的是要让世界变得更加美好，而不是更糟；我们要发展进步，但不能以破坏环境为代价。 简言之，我们必须变革并重新思考摩尔定律，使其包含长期被忽略的第四维度——效能。如果我们能够将半导体研发精力的20%用来推动总体芯片功耗每年下降15%，那么到2020年，普通器件的功耗将只有今天的20%。届时个人电脑功耗仅有40W，而不是如今的每小时200W。这听起来也许很有挑战性，但想想看，今天的智能手机一整天的用电量还不到5W。 用这些新型的低功耗器件替换世界上的每颗芯片，全球市场将能承载数量5倍于今天的电子产品，而且不会给电网增加额外的负担。半导体行业一直在做不可能的事。现在正是这一代芯片制造商勇敢面对新挑战的大好时机。
      作者：Sehat Sutardja 董事长、总裁兼CEO