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)在正處于計算領域真正的轉(zhuǎn)折點上，我們正在使用的技術每天都在進化。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)技術已經(jīng)被開始采用，這些技術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，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。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?，如何能夠在摩爾定律衰落時保持這種進步速度?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)技術相結(jié)合，這將使芯片技術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，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。