为什么处理器制程数字越小越好?
摩尔定律之所以能发挥作用,简单来说是半导体制程不断发展,使得芯片体积越来越小,这带来许多好处:除了制造成本更低之外,芯片性能也得到提升。为什么处理器制程数字越小越好?
半导体制程工艺当前处于10纳米级。芯片中元器件的间距越小,晶体管开关频率就可以更高(更高频率),导通电压可以更低(更低功耗),同一片晶圆可切割的芯片可以更多(成本更低)。不过现在继续缩减线宽遇到了困难,英特尔已经在14nm上停滞了4年之久,迟迟无法跨入10nm工艺时代,更不要说原计划的7nm甚至5nm。现在处理器性能的提升早已从频率提升变更为核心数量的提升上来,不管AMD还是英特尔都在大打核心数量牌,自锐龙上市以来“核战争”趋势更是愈发浓烈。为什么处理器制程数字越小越好?
为了降低难度,英特尔甚至已经准备好了再次制造胶水处理器:处理器核心与显示核心运用10nm工艺,IO与通信部分运用14nm工艺,其余与性能关联较低的部分甚至打算用更早的22nm工艺制造。为什么处理器制程数字越小越好?
核心数量可以成倍提升处理器理论性能,但由于老一辈程序员精心优化程序效能的精神早已被快速开发、快速部署、快速迭代的模式所取代,对于优化程序在多核处理器上运行效率的问题都不是特别上心,所谓渣优化只是顾不上优化的结果:过去三五年开发一代操作系统,现在Win 10每月一个小版本,每半年一个大版本,连Debug都顾不上,还要应付隔三差五曝光的处理器漏洞修补程序,性能不倒退都要烧高香了。为什么处理器制程数字越小越好?
处理器发展遇到瓶颈的同时,近几年快速发展的闪存储存也遇到同样的制程微缩困局。闪存的制程和处理器差不多,一样发展到了14nm或15nm的级别,再度缩微的机会不大:量子效应导致更多的数据错误,推高纠错成本。与处理器多核化发展不一样,闪存的破局之道是3D立体堆叠。去年,Toshiba首先进入64层堆叠时代,将储存单元从平面扩展发展为垂直堆叠,在制程小幅回退的同时赢得了容量的再度增长机会。为什么处理器制程数字越小越好?
相比处理器多核心发展带来的表面性能增长,闪存3D化带来的好处是实实在在的,64层堆叠3D闪存相比2D平面闪存的储存密度提升一倍以上,而今年年底Toshiba就将率先进入96层堆叠时代,单颗闪存芯片的容量将突破1TB。为什么处理器制程数字越小越好?
不过,估计在256层堆叠之后3D闪存也将因散热等问题遇到发展瓶颈,搞定方式将延续SLC->MLC->TLC的闪存发展之路,现在Toshiba已经发展出QLC闪存技术,通过扩增每个储存单元数据记录能力,使闪存容量延续增长态势。在Toshiba提出QLC之后,美光和三星也表示要跟进推出QLC,估计最早明年我们就可以在固态硬盘上看到QLC闪存的使用。为什么处理器制程数字越小越好?
处理器核心增多带来多线程优化难题,发展QLC闪存同样会有耐久度疑虑。根据最新的业界估计,QLC闪存将直接以3D制程起步,初期耐久度为150到1000次擦写循环,基本与2D TLC持平。为什么处理器制程数字越小越好?
当然150到1000是一个很大的范围,Toshiba已经决定以高于TLC的耐久度作为规划目标,估计Toshiba原厂QLC闪存将拥有1.5倍于2D MLC、3倍于2D TLC闪存的耐用度。选择原厂固态硬盘不但寿命不会缩水,还会比过去更为耐用。为什么处理器制程数字越小越好?
总的来说,处理器性能增长乏力依然会是未来的趋势,而作为新兴PC配件的固态硬盘则依然有很长的时期可以不断提升容量,距离机械硬盘彻底淘汰的一天已经不远了。
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