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關(guān)于“摩爾定律”一直有兩種聲音：

一是認(rèn)為今后集成電路上的元器件數(shù)量每年只能增長(zhǎng)幾個(gè)百分點(diǎn)，“摩爾定律已死”；另一種則認(rèn)為新的技術(shù)不斷發(fā)展，“摩爾定律”會(huì)繼續(xù)有效。一家名叫Datagraph的機(jī)構(gòu)前段時(shí)間也制作了一個(gè)視頻，希望探究摩爾定律vs. CPU/GPU發(fā)展的進(jìn)程。

然而本周在硅谷舉行的有關(guān)當(dāng)下和未來(lái)芯片技術(shù)的討論會(huì)卻得出一個(gè)結(jié)論——摩爾定律并不是目前芯片商需要考慮的首要問(wèn)題，以后擋住摩爾定律腳步的，可能是功耗和散熱問(wèn)題。關(guān)于摩爾定律的特別報(bào)道系列，墻裂推薦：斯坦福大學(xué)名譽(yù)校長(zhǎng)、谷歌董事長(zhǎng)兼MIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)始人John Hennessy說(shuō)：“‘摩爾定律’它不是法則，而是一個(gè)志向，是一個(gè)目標(biāo)。是值得一試的東西。”他說(shuō)到：“它肯定在放緩，但要說(shuō)‘摩爾定律’已死還為時(shí)過(guò)早?！比欢壳八顡?dān)憂(yōu)的問(wèn)題不是摩爾定律的放緩。Hennessy補(bǔ)充道，真正的問(wèn)題在于Dennard縮放比例定律的失效。

Dennard縮放比例定律

Dennard縮放比例定律是基于1974年Robert H. Dennard參與完成的一篇論文而提出的一個(gè)定律。 Dennard縮放比例定律（Dennard scaling）表明，隨著晶體管變得越來(lái)越小，它們的功率密度保持不變，因此功率的使用與面積成比例；電壓和電流的規(guī)模與長(zhǎng)度成比例。Dennard發(fā)現(xiàn)，晶體管的尺寸在每一代技術(shù)中都縮小了30% (0.7倍) ，因此它們的面積減少了50% 。這意味著電路減少了30% (0.7倍)的延遲，因此增加了約40% (1.4倍)的工作頻率。最后，為了保持電場(chǎng)恒定，電壓降低了30% ，能量降低了65% ，功率降低了50% 。因此，在每一代技術(shù)中，晶體管密度增加一倍，電路速度提高40% ，功耗(晶體管數(shù)量增加一倍)保持不變。結(jié)合“摩爾定律”晶體管的數(shù)量大約每?jī)赡攴环?，這意味著效能功耗比（每消耗一瓦功率，計(jì)算機(jī)可提供的計(jì)算速率）以同樣的速度增長(zhǎng)，大約每?jī)赡攴环＿@種趨勢(shì)被稱(chēng)為庫(kù)米定律（Koomey's law）。庫(kù)米最初提出的倍增速率是1.57年(比摩爾定律的倍增周期稍快) ，但最近的估計(jì)表明這一速度正在放緩。

自2005-2007年前后，Dennard縮放比例定律似乎已經(jīng)失效。截至2016年，集成電路中的晶體管數(shù)量仍在跟隨“摩爾定律”增加，但由此帶來(lái)的性能改善卻更為緩慢。這種情況的主要原因是在芯片尺寸不變，晶體管數(shù)量變多的情況下，電流泄漏會(huì)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，也會(huì)導(dǎo)致芯片升溫，從而造成熱失控的威脅，從而進(jìn)一步增加能源成本。

“專(zhuān)業(yè)化”或可解決微處理器的功耗問(wèn)題

周一在門(mén)洛帕克（Menlo Park）舉辦的丘吉爾俱樂(lè)部論壇上，Hennessy說(shuō)到：“誰(shuí)能想到，微處理器將不得不降低時(shí)鐘速度或關(guān)閉部分內(nèi)核以免燒壞呢？”Hennessy說(shuō)的是目前的普遍情況。Dennard縮放比例定律的失效以及由此導(dǎo)致的無(wú)法顯著提高時(shí)鐘頻率，已經(jīng)導(dǎo)致大多數(shù)CPU制造商將重點(diǎn)放在多核處理器上，以此作為提高性能的一種替代方法。增加內(nèi)核數(shù)量有利于提高(雖然并非完全)工作負(fù)載，但是由于擁有多個(gè)核心而增加的活動(dòng)開(kāi)關(guān)元件仍然會(huì)導(dǎo)致整體功耗增加，從而加劇CPU功耗問(wèn)題。最終的結(jié)果是，在不違反功率約束的情況下，一個(gè)集成電路中只有一小部分能夠在一定時(shí)間處于實(shí)際有效狀態(tài)。其余的(不活躍的)區(qū)域稱(chēng)為暗硅。微處理器的功耗問(wèn)題也是周二舉辦的Arm TechCon 2019大會(huì)上的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。Facebook的硅與技術(shù)工程負(fù)責(zé)人Sha Rabii表示，微處理器的功耗問(wèn)題以及芯片的散熱問(wèn)題是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡制造的一個(gè)主要障礙。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？一些資深人士說(shuō)道，答案可能就是專(zhuān)業(yè)化（Specialization）。

“要么我們繼續(xù)走老路子，制造更快的CPU，然后讓軟件來(lái)處理一切事務(wù)；要么我們將它看成是一個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題，然后換條路子走走，” 梅菲爾德基金會(huì)（the Mayfield Fund）常務(wù)董事Navin Chaddha說(shuō)道，“我相信世界正在走向?qū)I(yè)化，而不是專(zhuān)注于每18到24個(gè)月讓芯片處理能力提高一倍。”最近涌現(xiàn)的一批初創(chuàng)公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)用于深度學(xué)習(xí)的處理器，例如Cerebras Systems、Mythic和 Syntiant就很好地體現(xiàn)了這種專(zhuān)業(yè)化思維，盡管時(shí)下專(zhuān)業(yè)化的作用可能有限。