Zen之父幫Intel重定義摩爾定律：10nm工藝實(shí)現(xiàn)50倍晶體管密度

作為摩爾定律的提出者及捍衛(wèi)者，Intel一直是不肯承認(rèn)摩爾定律已死的，哪怕半導(dǎo)體行業(yè)很多公司及研究人員都認(rèn)為摩爾定律已經(jīng)失效了。有望給摩爾定律續(xù)命的可能是JimKeller，他之前在AMD公司幫助設(shè)計(jì)了Zen架構(gòu)，被人稱為Zen架構(gòu)之父，去年跳槽到了Intel公司。

美國(guó)連線雜志日前刊發(fā)了一篇名為《新的芯片魔法師計(jì)劃讓英特爾王者歸來(lái)》的文章，采訪了Intel芯片工程高級(jí)副總裁JimKeller，介紹了他在Intel的的工作，其中一些就是他如何延續(xù)摩爾定律壽命周期的，也就是讓硅基芯片不斷保持微縮、提高性能的。

以下是文章的主要內(nèi)容：

上周末，就在同性戀慶?；顒?dòng)的同時(shí)，Intel在舊金山舉行了一個(gè)略顯書呆子氣的技術(shù)溝通會(huì)。在長(zhǎng)達(dá)5個(gè)小時(shí)的派對(duì)上，來(lái)自初創(chuàng)公司、風(fēng)險(xiǎn)投資公司和科技巨頭的100個(gè)人參加了以半導(dǎo)體為主題的雞尾酒會(huì)并詳細(xì)解釋了如何把沙子變成芯片。這個(gè)派對(duì)慶祝了芯片行業(yè)在過(guò)去50年的指數(shù)式升級(jí)如何推動(dòng)技術(shù)和社會(huì)進(jìn)步，也證明了這種進(jìn)步并沒(méi)有結(jié)束。

JimKeller是半導(dǎo)體行業(yè)的搖滾巨星，去年加入英特爾擔(dān)任芯片工程高級(jí)副總裁，也是此次活動(dòng)的聯(lián)合主持人。他說(shuō)：“這種指數(shù)式升級(jí)會(huì)繼續(xù)下去。摩爾定律不會(huì)止步?！庇⑻貭柷笆紫瘓?zhí)行官戈登摩爾在54年前提出了這個(gè)定律，聲稱一個(gè)芯片上的晶體管數(shù)量會(huì)按照可預(yù)測(cè)的時(shí)間表翻番。

周日的活動(dòng)旨在傳達(dá)一個(gè)明確的信息：鼎鼎大名但又陷入困境的英特爾仍舊能夠像過(guò)去半個(gè)世紀(jì)一樣大幅提升計(jì)算力。Keller在芯片行業(yè)摸爬滾打多年，他創(chuàng)造的芯片已經(jīng)幫助改變了蘋果和特斯拉的發(fā)展軌跡。在Keller加入公司的時(shí)候，英特爾剛剛經(jīng)歷了艱難的十年，錯(cuò)過(guò)了移動(dòng)芯片市場(chǎng)。這些口袋大小的移動(dòng)設(shè)備侵蝕了PC的銷量，而英特爾正是這個(gè)市場(chǎng)的霸主。

英特爾仍舊統(tǒng)治著驅(qū)動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)器芯片市場(chǎng)，但其最近兩代芯片技術(shù)都被推遲。4月，公司宣布放棄為5G無(wú)線設(shè)備開發(fā)芯片，與下一波重大移動(dòng)技術(shù)說(shuō)拜拜，并且放棄了把英特爾調(diào)制解調(diào)器用于某些iPhone手機(jī)的交易。接下來(lái)的5月，英特爾告訴投資者，預(yù)計(jì)公司的利潤(rùn)率在未來(lái)兩年會(huì)下降。

周日的活動(dòng)并沒(méi)有過(guò)多涉及這些問(wèn)題，關(guān)注的重點(diǎn)是技術(shù)的歷史和未來(lái)。英特爾員工站在顯微鏡旁邊，而好奇的參會(huì)者可以通過(guò)這些顯微鏡看到細(xì)微的蝕刻電路，也就是現(xiàn)代晶體管，能夠每秒切換電流開關(guān)數(shù)十億次。

除了Keller，其它演講者還包括英特爾首席架構(gòu)師Raja Koduri以及首席技術(shù)官M(fèi)ikeMayberry。Koduri曾說(shuō)過(guò)，他去年幫助英特爾招募了Keller，他們?cè)谔O果公司工作時(shí)就認(rèn)識(shí)了。

計(jì)算歷史與英特爾和摩爾定律緊密相關(guān)。幾十年以來(lái)，英特爾通過(guò)發(fā)明新材料、處理技術(shù)和設(shè)計(jì)而不斷縮小晶體管，保持了摩爾定律中提到的倍增步伐。這個(gè)步伐最近有所減緩，而英特爾的未來(lái)和計(jì)算的未來(lái)似乎關(guān)系已經(jīng)不再那么緊密。

英特爾在2015年全面推出的最新一代14nm制程實(shí)際上推遲了大約一年時(shí)間。下一代10nm制程也錯(cuò)過(guò)了原定計(jì)劃。臺(tái)積電已經(jīng)出貨了與這一代技術(shù)大體上相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，包括iPhone中使用的芯片。

2016年，一份報(bào)告轉(zhuǎn)而采用其他方式來(lái)定義進(jìn)步，而該報(bào)告之前一直被認(rèn)為是整個(gè)行業(yè)對(duì)保持摩爾定律的保證。分析師和媒體——甚至某些半導(dǎo)體公司的首席執(zhí)行官——已經(jīng)多次為摩爾定律撰寫了訃告，預(yù)測(cè)摩爾定律已死。

Keller并不認(rèn)同這種看法。他在周日說(shuō)道：“這個(gè)談話的標(biāo)題是《摩爾定律仍舊有效，但如果你這么認(rèn)為，那就太蠢了》?！彼麛嘌?，英特爾可以保持摩爾定律并向科技公司提供更多計(jì)算力。他的觀點(diǎn)部分地在于重新定義摩爾定律。

Keller說(shuō)：“我并非拘泥于摩爾定律只與晶體管微縮有關(guān)。我感興趣的是技術(shù)趨勢(shì)以及相關(guān)的物理學(xué)和玄學(xué)。摩爾定律是數(shù)百萬(wàn)人共同的幻覺(jué)。”

Keller周日說(shuō)，英特爾可以保持這種幻覺(jué)，但縮小晶體管只是如何保持的一部分。在常規(guī)方面，他強(qiáng)調(diào)英特爾在努力運(yùn)用極紫外光刻（EUV），它可以蝕刻更小的晶體管，而基于納米線的新一代晶體管設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)在2020年代出現(xiàn)。

Keller還說(shuō)，英特爾將需要嘗試其它戰(zhàn)術(shù)，例如垂直建造（也就是3DIC），堆疊晶體管或芯片。他聲稱，這種方法通過(guò)縮短芯片不同部分之間的距離而降低功耗。Keller說(shuō)，通過(guò)使用納米線和堆疊，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了一個(gè)方法，讓在英特爾10nm制程技術(shù)下實(shí)現(xiàn)密度高50倍的晶體管封裝。他說(shuō)，“這基本上已經(jīng)證明有效。”

1月，英特爾展示了被稱為L(zhǎng)akefield的全新芯片設(shè)計(jì)，其中堆疊了多個(gè)芯片，在特定空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)算力。英特爾還在轉(zhuǎn)向樂(lè)高式芯片制造方法，重新組合被稱為“小芯片”（chiplets）的模塊以加快開發(fā)速度。

英特爾公司的Jim Keller說(shuō)，“摩爾定律仍舊有效?！?/p>

這是否意味著更難取得進(jìn)展，更加難以預(yù)測(cè)且更加昂貴？Keller以不同的方式描述未來(lái)：“更古怪，更酷?！?/p>

不管玄奧的冥想，Keller是一名嚴(yán)肅的技術(shù)領(lǐng)袖。他引領(lǐng)其它知名公司完成了重大技術(shù)模式轉(zhuǎn)型。

2000年代在AMD公司，Keller為更強(qiáng)大的64位處理器時(shí)代共同制定了規(guī)范。他后來(lái)加入蘋果公司，幫助設(shè)計(jì)了該公司的首批移動(dòng)處理器。這個(gè)戰(zhàn)略已經(jīng)幫助蘋果iPhone通過(guò)人臉解鎖等功能而走在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的前面。在加入英特爾之前，Keller領(lǐng)導(dǎo)了特斯拉的內(nèi)部芯片設(shè)計(jì)工作，以支持埃隆·馬斯克在無(wú)人駕駛汽車領(lǐng)域的雄心壯志。

Bernstein的半導(dǎo)體分析師StacyRasgon說(shuō)，Keller的過(guò)往成就表明他會(huì)對(duì)英特爾產(chǎn)生影響。他還說(shuō)，英特爾面臨可怕的麻煩——主要是去年離職的前首席執(zhí)行官科再奇任期內(nèi)積累的麻煩。Rasgon說(shuō)：“Keller說(shuō)的沒(méi)錯(cuò)，可以取得驚人的成績(jī)，但需要有一個(gè)商業(yè)案例?！焙竺孢@一點(diǎn)變得越來(lái)越棘手。

Rasgon說(shuō)，臺(tái)積電——為蘋果和AMD（與英特爾的服務(wù)器芯片競(jìng)爭(zhēng)）等客戶制造芯片——等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)表明他們?cè)谘邪l(fā)支出上更加敏捷和高效。英特爾已經(jīng)收購(gòu)了幾個(gè)制造專用人工智能芯片的公司，但面臨英偉達(dá)的競(jìng)爭(zhēng)，后者的GPU已經(jīng)成為人工智能的標(biāo)準(zhǔn)；谷歌和亞馬遜也在設(shè)計(jì)自己的人工智能芯片，用于它們自己的數(shù)據(jù)中心。

Keller加入英特爾公司的時(shí)間不夠長(zhǎng)，還沒(méi)有對(duì)公司如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)做出明顯的貢獻(xiàn)。研究、設(shè)計(jì)和制造新的芯片技術(shù)需要很多年。當(dāng)被問(wèn)及英特爾的產(chǎn)品在他的領(lǐng)導(dǎo)下會(huì)如何變化以及他對(duì)摩爾定律的解釋時(shí)，他的回答很模糊。Keller說(shuō)：“制造更快的計(jì)算機(jī)。這就是我想做的?！?/p>

Rasgon說(shuō)，大概需要五年才能真正評(píng)估他的影響?！斑@需要時(shí)間?！?/p>

延伸閱讀：Intel打造Foveros 3D封裝：不同工藝、芯片共存

連線雜志的文章有些拗口，實(shí)際上JimKeller所說(shuō)的延續(xù)摩爾定律的方式就是Intel之前展示的3D封裝Foveros技術(shù)，首次為CPU處理器引入3D堆疊設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)芯片上堆疊芯片，而且能整合不同工藝、結(jié)構(gòu)、用途的芯片，相關(guān)產(chǎn)品將從2019年下半年開始陸續(xù)推出。

ntel表示，該技術(shù)提供了極大的靈活性，設(shè)計(jì)人員可以在新的產(chǎn)品形態(tài)中“混搭”不同的技術(shù)專利模塊、各種存儲(chǔ)芯片、I/O配置，并使得產(chǎn)品能夠分解成更小的“芯片組合”。