Закон Мура получает четвёртое измерение

Сихат Сутарджа (Sehat Sutardja), президент Marvell Technology Group, считает, что за хорошими новостями полупроводниковой индустрии скрывается развивающийся кризис, который через десятилетие сотрясёт всю электронную индустрию, если ничего не предпринимать.

Закон Мура не является, в общем-то, законом. Господин Мур сформировал в своё время своего рода социальный контракт между полупроводниковой индустрией и потребителями, который позволяет технологии экспоненциально развиваться. Нет важной причины, почему закону Мура следует существовать и далее. Почему же индустрия должна его придерживаться? Потому что, несмотря на растущую финансовую стоимость следования закону, общественная цена ухода от него будет гораздо выше.

В последние 50 лет интегральные схемы лежат в основе многих товаров и услуг и являются движущей силой мировой экономики. Закон Мура описывает не только темпы инноваций в полупроводниковом мире, но в некоторой степени и во всей современной жизни. Какова же цена быстрых изменений?

Стандартное определение Закона Мура заключается в том, что плотность транзисторов в компьютерных чипах растёт вдвое каждые два года, но на деле всё сложнее. Закон имеет несколько измерений, каждое из которых может быть описано как различные оси развития:

• Размер (плотность). Требуемая для размещения определённого числа транзисторов площадь уменьшается с годами.
• Производительность. Чипы одинакового размера становятся мощнее с точки зрения объёма памяти, скорости вычислений и так далее.
• Цена. Чем меньше чип, тем дешевле стоимость. Если же переработать дизайн чипа для усиления прироста скорости от отдельных транзисторов, то цена может снижаться даже быстрее. Тем не менее, именно увеличение производительности было основным фокусом в прошедшие десятилетия.

Последние 20 лет развитие шло в том направлении, чтобы увеличивать плотность, оставляя размер чипа примерно на одном уровне, добиваясь максимума производительности и интеграции. В последнее время процесс создания всё более сложных отдельных процессоров с ещё более мелкими транзисторами стал непомерно дорогим. Сихат Сутарджа отмечает, что, столкнувшись с новой реальностью, крупные процессорные компании переключились на многоядерный дизайн. Это работает, но за это пришлось заплатить одним из трёх измерений — размером — возможно, навсегда. Хорошая новость в том, что Закон Мура по-прежнему не затронут. Сохранить темпы на прежнем уровне можно, но постепенно риски прекращения развития увеличиваются.

Сихат Сутарджа считает, что есть четвёртое, скрытое, измерение, которое позволит сохранить действие Закона Мура и даже продлить его: эффективность. Эффективность объясняет, как всего за 50 лет индустрия смогла добиться такого прогресса, чтобы превратить массивные компьютеры размером с дом, нуждающиеся в собственной энергосистеме и мощном охлаждении, в ноутбуки с намного более высокой производительностью.

Несколько десятилетий назад эффективность была не особенно интересна игрокам рынка, рассуждающим примерно так: «средний чип потребляет ватты, и даже если его потребление постепенно повысится до 100 Вт или 200 Вт, это значение всё ещё меньше, чем у домашних ламп или электроприборов».

Но господин Сутарджа полагает, что позволив полупроводниковой индустрии стать самой энергоёмкости отраслью на планете, социальный контракт, которым является Закон Мура, был нарушен, и это нечестно. По его мнению, полупроводниковая индустрия призвана делать мир лучше, а не хуже, являться двигателем прогресса, но не за счёт окружающей среды.

Сихат Сутарджа говорит, что если 20% денег на исследования и разработку тратить на вопросы сокращения энергопотребления чипов на 15% в год, то среднее устройство в 2020 году будет потреблять лишь 20% того, что требуется ему сегодня. ПК будут требовать 40 Вт, а не 200 Вт, как сейчас. Это может показаться сложным, но сегодняшние смартфоны уже потребляют минимальное количество энергии, работая при этом сутки. Если заменить каждый чип в мире на такие новые энергоэффективные процессоры, мировой рынок сможет вместить в 5 раз больше электронных продуктов, чем сегодня без необходимости строительства новых электростанций.

Господин Сутарджа отмечает, что при этом потребитель почти ничего не будет терять. Следующее поколение чипов будет выходить не раз в 15 месяцев, а раз в 18; ноутбук будет работать на процессоре 2,4 ГГц, а не 2,8 ГГц и скидка на iPod будет сделана не в этом ноябре, а в следующем феврале: это небольшая, но необходимая жертва.

Таким образом, президент Marvell считает, что настало время нового социального контракта, который бы поддержала вся полупроводниковая индустрия: сохранение общего энергопотребления на текущем уровне. Звучит сложно, но и Закон Мура, сформулированный в 1965 году, как тогда казалось, в 2010 году работать уже не будет. Это является новой задачей индустрии.

Другими словами, Сихат Сутарджа задекларировал то явление, которое уже происходит. Пользователи должны и даже готовы платить не только за увеличение производительности, но и за уменьшение энергопотребления.