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英特尔黄节摩尔定律能走多远

发布时间:2020-02-03 08:02:26 阅读: 来源:硅酸铝设备厂家

英特尔中国政府事务电信和标准政策董事总经理黄节

4月15日消息,2009全球IPv6暨移动互联网峰会今天在北京召开,。

英特尔中国政府事务电信和标准政策董事总经理黄节博士做了主题为“摩尔定律能走多远-英特尔的创新之旅”的演讲。以下为演讲全文:

主持人:谢谢李教授的精彩演讲,他介绍了CERNET2网络上的运行和研究的成果,包括地震当中发挥的作用。

下一位演讲者是英特尔中国政府事务、电信和标准政策董事总经理黄节博士,演讲的题目是“摩尔定律能走多远-英特尔的创新之旅”,有请黄总。

黄节:在今天IPv6的峰会上我谈谈摩尔定律要走多远,为什么要讨论这个问题,我们谈IP地址IPv4不够用,IPv6够用。为什么IPv4的地址不够用,是摩尔定律在以往的40年中极大地普及了集成电路才有了今天的局面。我们回顾一下摩尔定律能够走多远。

什么是摩尔定律,英特尔的创始人之一,戈登摩尔曾经提出集成电路的晶体管密度每18至24个月翻一番,摩尔先生提出的定律左右了工业近半个世纪的发展历程,这称之为摩尔定律。这样的预测是极丰富,极富有产业洞察力的语言。如每两年晶体管的密度要翻翻,面积要缩小一倍,晶体管的周长也就是说间隔,会每两年缩小到原来的70%,换句话说,如果现在我们所用的是45纳米的技术,下一代就是大约45乘以0.7是32纳米的关系。

我们可以从这张图上可以看到,从90年代开始,晶体管之间的距离在不断地缩小。大约在2005年的时候,我们看到了晶体管之间的距离可以达到65纳米。到2007年的时候我们可以做到45纳米。在2009年的时候我们可以做到32纳米。一个纳米大约有多大?一般来讲一根头发丝的宽度是9万纳米,细菌大小是2千纳米,病毒的大小是20纳米,可想而知我们现在能做到的有多小。

在40年来,我们可以看到由于摩尔定律的实现,使我们能以极低的价格获得非常高性能的产品。比如说在1971年,英特尔第一代微处理器有2300个晶体管,到2007年我们45纳米处理器含有8亿多个晶体管。这仅相当于1968年每个晶体管价格的百万分之一,就是因为摩尔定律以极低的价格带来极高性能的产品才刺激了整个电子工业的发展,才有今天我们讨论的为什么IP地址不够的问题。

同时,摩尔定律整个改变了IT界和通信界的格局。比如讲我们都知道在通信领域有华为、中兴这样率先崛起的中国的企业。他们在通信领域里是具有举足轻重的地位。为什么华为和中兴能够在通讯领域崛起?而我们没有看到同样的企业,比如说在汽车工业里面出现。我觉得很大的原因是因为摩尔定律它改变了通讯领域在硬件成本方面的门槛,使得在今天不需要很多的资金成本,不需要很复杂的努力,是个人就可以做个交换机,是个人都可以做一部手机,做得好与不好是另外的事。这种情况在没有摩尔定律的时候是很难想象的。

我们的陈教授当年给我们讲课的时候讲到,你想在当时的时候几十年之前的时候,世界上只有少数几个厂家是可以做一台交换机的。今天远远不是这样的格局。这很大的原因是因为摩尔定律,换句话说,今天的汽车行业里还没有一个像华为、中心这样的产业出现,是不是可以归结为在汽车行业里没有类似于摩尔定律的定律。在40年当中不断有人在问,我们需要那么多的计算能力吗?摩尔定律还能走多远呢?

我们生活在数字化的世界,一个MP3的文件大小月为3MB相当于2400万个0和1。我们看到在目前为止,我们没有看到人类对于计算能力的渴求得到满足,这是全球人新增的计算能力到了2602MIPS/p,有人怀疑我们的计算能力的话,可以看看打开笔记本和关闭笔记本要花费多少的时间才能真正打开、关闭就能知道具体的答案。

还有,我们认为未来的互联网将是嵌入式的互联网。最开始的时候是人机对话,可以说地址是以人为人口单位的。今后不断地发展,由于摩尔定律的不断应用,大量的对话像我们知道的不再是需要人的对话了,这才有我们今天讨论的IP地址不够用的问题。

我们认为在将来,可能会有150亿个互联网的设备需要在和网络上连接。从这里来看,更多的设备意味着有更多的晶体管。到2004年来讲,全球人均拥有晶体管的数量已经达到了5千亿个晶体管人均。所以,我们认为高的计算量的需求远远没有达到极限。

同时,我们也认识到并不是在每一个场合都需要这么高的计算量。但在我们追求摩尔定律的时候发现,当我们不断缩小集成电路晶体管体积的时候,我们还发现带来了其它的新的很好的性能。比如说在2005年的时候,我们把集成电路用65纳米缩小到45纳米到2007年的时候,我们发现不仅仅是晶体管的密度提高了两倍,切换速度提高了20%以上,切换的功能降低了30%以上,源极漏极漏电功能降低5倍以上,这才使移动互联网成为了可能。

摩尔定律不会过时,摩尔定律还能走多远呢?这个问题在过去的40年来不断地被人问到。比如说我们做到130纳米的时候,当时的观点是认为90纳米是极限了,当我们突破90纳米做到45纳米的时候,有人讲45纳米是极限了,所有的预言被证明是不正确的。摩尔定律到底能走多远呢?

我们看到随着晶体管尺寸的不断缩小,传统的技术带来了极限。其中有一个漏电。当晶体管的尺寸不断缩小的时候,我们发现源极和漏极之间的漏电现象很大。要克服这个现象,就是要有更有效的控制,在多晶硅栅极方面有更多的控制,所以要求在栅极管厚度做得很好。这带来了栅极漏电的问题,这是逐渐缩小很大漏洞的瓶颈。

在英特尔来讲,经过我们不断地努力、试验、创新,终于我们在材料方面取得了很大的突破。我们发现了可以采用高K介质和金属栅极来实现突破技术。用摩尔先生的话来讲,是采用高-K介质和金属栅极材料,是上个世纪晶体管材料的重大突破,正因为有了这样的重大突破,我们可以由65纳米做到45纳米甚至更低。其他的厂家没有掌握这样的技术,从65做到45的时候,仍然是采用了演进工艺,作为演进性质的产品,而不是我们作为革命性质的产品。

采用高K栅介质的工艺至少使摩尔定律至少延长10年。在2011年的时候,我们采用原来的功率可以做到130纳米,2003年的时候90纳米,2005年的时候做到65纳米,采用高K介质的话,我们2007年可以做到45纳米,今天可以做到32纳米。

实际上摩尔定律的难度有多大,有的厂商说我可以做到45纳米等等,在实验室集成晶圆上做到一个是一回事,要做到很高的成品率又是另外一回事。在英特尔来讲,这个曲线,曲线越低说明不良品率越来越低,或者是成品率越来越高。可以看到在英特尔来讲,我们65纳米的不良频率要低于90纳米,而45不良品率要低于65纳米。这个曲线非常陡,英特尔在很短的时间里让产品的不良率极大地降低。今天英特尔的45纳米已经成熟,从2009年第四季度开始我们将进入新一代32纳米的工艺技术。

除了工艺的发展技术之外,在这里要有六项核心技术,其中包括半导体工艺技术、产品设计技术,设计工具,制造流程、掩模技术和封装技术。举封装技术,在一个小的米粒里面会出现上千个管脚,这怎么封装起来是核心技术。英特尔具有在所有六项技术里都有自己的核心竞争力,掌握了所有六项的关键技术。

除此之外,英特尔作为创新者来讲,是以超越自我为目标的。刚才我讲到了每两年之中,我们的制成技术会有突破到下一代。每两年之间,我们会更新我们微体系的结构,就像钟摆模式。2006年的时候,我们在65纳米引进微体系结构。下一年我们在相同的微体系结构下会从65纳米变成45纳米,再过一年在45纳米不变的情况下2008年我们引进Nehalem的结构,在这样的情况之下,我会把45纳米变成32纳米,不停的创新与发展。

今年在全球金融风暴、金融海啸一遍箫条的时候,今年2月份英特尔宣布投资70亿美金开工32纳米的晶圆厂。2月份的时候,美国总统奥巴马听到消息之后,打电话到英特尔的总裁P的旅馆,奥巴马总统对我们的CEO讲,我就任以来,唯一听到一个正面的消息。奥巴马总统感谢英特尔在这个时候能够为未来做出投资。具体来讲,在左边左上角的图,我们在D1D的工厂,现在已经在生产32纳米的设备。接下来在2009年第四季度的时候,我们另外一个工厂也在俄勒冈州D1C升级到32纳米。接下来在亚利桑那州的Fab做32纳米。接下来是在新墨西哥州Fab做11X,我们最小会升级到22纳米的工厂。所以我们在不断地创新。在技术创新的过程当中,挑战越来越难,资金的成本也越来越多,门槛也越来越高。目前为止英特尔是世界上唯一一家开工做32纳米的。

从这张表上可以看到我们技术更新换代的历程,在2009年的时候,我们现在已经完成了32纳米的开发工作。接下来又根据我们现在的技术,我们可以看得到的,我们在2011年可以做到22纳米。22纳米就是跟病毒的尺寸是一样的,然后继续在2013年可做到16纳米,2015年可以做到11纳米,这是什么概念,在晶体管的大小,栅极的距离可以排列50个硅原子那么大,再往下做会遇到新的挑战。目前为止我们看到硅或者是场效应管仍然是最好的电子逻辑设备。在2010年之后,我们需要探讨的是如果硅已经不足以支持我们不断地创新,不断地往下走的话,会不会有其它的原材料来代替硅。或者是最根本的问题,我们所做的一切,无非是01的两个状态,我们选择了半导体来代表两个状态。比如说可以不可以用由其它的来代表呢?所以这是我们不断创新的里程。

可以看到摩尔定律是驱动移动互联网的源动力,或者是催动IPv6的源动力。

从英特尔来讲过去40年是不断创新的40年,是美好的40年,因为英特尔有今天40年的历史。但是过去的40年并不是最好的40年,因为对于一个创新者来讲,最好的40年永远是下一个40年。

谢谢。

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