IBM高管称摩尔定律已不适用 应让位给新观点

2006-05-14 08:52:05来源: 电子经理世界

  在日前举办的Globalpress 2006全球电子峰会的开幕式上,IBM董事、副总裁兼CTO——Bernie Meyerson博士做了主题发言,他声称摩耳定律从经济性的角度来说仍然适用,但从技术的角度来说已很难实现。

  摩耳定律的经济性——即在每平方毫米的硅片上排列越来越多的晶体管——可以持续地按照比例降低成本。但是,目前功率已成为制约摩尔定律的一大因素。“摩耳定律并没有指明把芯片做得更小更快的工艺,” Meyerson说,“它只是说明芯片可以做的更快,价格可以更便宜。现在我们在挑战基础物理学的某些领域,比如技术革新。”

  Meyerson还提到了Robert Dennard,后者于1968年就职IBM公司期间发明DRAM。他同时也对缩放比例定律做出了贡献,缩放比例定律认为,随着芯片上晶体管数量的增加,功率密度必须保持不变。过去,通过在每一个不断发展的工艺节点上降低内核电压来实现这一点;由于功率与电压的平方成正比,这种方法被证实是一种有效的途径。

  但是,Meyerson说:“在经过了25至30年的有效适用之后,缩放比例定律,在130nm工艺节点出现了问题,一个1.2nm的氧氮门仅为5个原子层厚。没有人能够对一个晶体管的所有部分进行缩放,而且原子也无法进行缩放。因此,我们不再遵循缩放比例定律。你也可以继续遵循摩耳定律,但是功耗和散热量将快速上升。”

  Meyerson认为,“我们需要新的结构和新的方法。”过去性能是主要限制因素,而现在则是功率。过去有效功率是最重要的参数,而现在是后备功率。过去我们以GHz来衡量性能,而现在我们注重的是整体系统性能。过去我们建立统计学行为模型;而现在更多体现的是原子级别的特性,因而不可能再去统计其行为模式。物理成分已经改变了,因而,进行半导体设计的方法也必须改变。

  作为技术革新的例子是将硅拉紧会使电子沿着拉力的方向更快地移动。紧缩硅可使硅的基本性能提高35%。

  Meyerson同时也对晶体管材料提出了一些观点:

  ★布线:内部连线技术的缩放也不能一直发展下去。新的物理现象是:我们正碰到一些基本的限制。当你想得到更小的互连尺寸时,电阻率将呈非线性比例迅速增大。

  ★绝缘体:如果低K绝缘材料太小的话,有可能断裂。必须进行技术革新来使得这些材料不易折断。

  ★随机掺杂效应:由于晶体管很小,掺杂性原子相对也很少。但是这些少数原子的随机波动可能极大地改变器件的特性。

  ★DFM逐渐成熟:缩放比例定律的终结驱动着对更高级制造工艺的需求。

  以上这些因素使得全盘设计方法成为必需。Meyerson说,在缩放比例的驱动下,从1998年到2003年,每年芯片性能平均提升90%。2004年以后,这种提升是靠集成来实现的。例如,多核技术能提高20倍的性能,这是靠同时运行20个处理器实现的。

  维持缩放比例的一个策略是在系统级上进行规模集成。一个例子就是IBM的深蓝超级计算机。当它刚问世时,体积就比其它超级计算机小100倍,功耗也只有它们的1/28。

  Meyerson以单元处理器为例说明了处理器发展的两大趋势:在一块芯片上集成多个内核,以及与合作伙伴结盟以分担技术革新的费用。自从20世纪60年代以来,研发的ROI一直快速下滑。“结成合作关系是解决这一问题的一大关键。财政现状正使工业朝着加强技术革新联盟的方向发展。我们必须在IP方面进行合作,实现平台全球化和特性差异化。”

关键字:定律  晶体管  原子

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