这种局势的转变,也改变了半导体行业围绕摩尔定律不再团结一致。“大家都不确定新的研究规划蓝图意味着什么,” 爱荷华大学计算机科学家丹尼尔·里德(Daniel Reed)表示。位于华盛顿DC的 半导体行业协会(The Semiconductor Industry Association, SIA)代表所有美国半导体企业,已经表示不再参与全球半导体行业研究规划蓝图的章程,而是自行决定研发进度。
尽管摩尔定律已经走向黄昏,但这并不意味着半导体行业停止了发展。丹尼尔·里德将之与飞机制造行业进行比较:“现在的波音787并不比上世纪50年代的波音707快多少——但这两个型号的飞机可差太多了,波音787的创新体现在其他地方,比如全电子控制、碳纤维机身等,计算机行业也是如此,创新将会继续,但是会体现在更细小和更复杂的地方。”
“热死亡”
全球半导体行业协会遇到的第一个大的问题并非突然出现,加尔吉尼在1989年就曾经对此进行过警告,然而问题来临之时对行业还是造成了不小的冲击:芯片变得太小。
“曾经只要我们可以将所有的东西都缩小,问题就会自动解决,” 加州圣塔克拉拉第三个千年测试解决方案(Third Millennium Test Solutions)公司的CEO比尔·鲍特姆斯(Bill Bottoms)表示:“芯片会变得更快,耗能更少。”
但是到了本世纪初,微电路缩小到90纳米以下的时候,上述“自动解决”的方式开始不再灵光,随着越来越小的硅电路里的电子移动越来越快,芯片开始变得过热。
这是一个很严重的问题,处理器运行产生的热量很难消除,所以,芯片制造商选择了他们仅有的解决办法,加尔吉尼说,设备商不再追求绝对的计算次数,也就是处理器执行指令的速度。这样等于给芯片的电子运行速度加了上限,同时限制了产生的热量,2004年以来,这个运行速度的上限从没变过。
第二,虽然速度无法再提升,但为了将芯片性能按照摩尔定律进行提升,制造商对芯片内部电路重新进行了设计,每个芯片不再仅有一个处理器(或“内核”),而是两个、四个甚至更多(现在的电脑和手机的芯片很多都是四核或者八核处理器)。总的来说,原本一个千兆赫的内核现在可以分为四个250兆赫的内核。不过,在现实中,要使用八个处理器,意味着一个问题需要被分成八个部分,很多算法很难甚至无法做到这一点,“如果有部分没被利用,等于你的处理速度升级还是受到了限制,” 加尔吉尼说。