來自AMD、ARM與Intel的技術專家在一場於年度DesignCon大會的座談中表示,無論摩爾定律(Moore’s Law)是死是活,半導體技術藍圖的發展會同時帶來挑戰與機會。

對於一個晶片的電晶體數量是否會像Intel共同創辦人Gordon Moore在1965年做出的觀察那般,繼續每兩年成長一倍,參與上述座談的講者們意見分歧。「至少有一點是,製程節點轉換的速度正在趨緩;」ARM院士繼技術總監Rob Aitken指出,16奈米與10奈米製程的量產時程都延遲了三年,而在我們所處理的電路類型中,Denard微縮定律在90奈米節點已失效。」

Intel平台工程事業群副總裁暨伺服器開發小組總監Rory McInerney則表示,該公司的研究是提供5年之間的製程技術發展預測,因此其內部的技術藍圖是到5奈米節點:「我們並未看到摩爾定律屆時有終結跡象。」

他指出:「摩爾定律也是一種財務(finance)與雄心(ambition)的定律,市場對於先進製程技術的需求是無止盡的,在我負責的人工智慧(AI)領域,人們正竭盡全力把更多東西塞進晶片。」

而Intel的競爭對手AMD看法是,節點與節點的間隔時間正在拉長,而無論是晶片設計或晶圓廠製造成本都在迅速飆升;AMD院士暨產品技術長Joe Macri表示:「這對我們的業務帶來深遠影響…我們必須在每個節點採用更創新的架構與封裝技術。」

至於5奈米製程之後,ARM的Aitken預期,轉向某種垂直奈米線(vertical nanowire)架構,將會導致對部份RTL設計帶來衝擊的改變,特別是在高速電路的設計上;不過他也指出,這種改變應該不至於擾亂典型數位邏輯設計工程師採用的抽象(abstraction)。

McInerney預測,電晶體與互連之管線(pipeline)架構的創新,特別是針對I/O電路的,將會在產業界遇到障礙之前,解決一連串的瓶頸:「在某種程度上,你微縮至個位數原子而且事情變得難以控制,因此在製程的某些部份會遭遇物理限制。」

晶片架構師再起

參與座談會的專家們同意,新興的電腦與記憶體架構有助於舒緩摩爾定律速度減慢的問題。負責AMD在2015年6月發表之GPU與記憶體堆疊Fiji開發的Macri指出,結合記憶體與儲存之晶片與軟體開發:「將有所進展…我們會取得速度的飛躍…我們快要開始看到很多很酷的記憶體應用。」

ARM的Aitken指出,一系列先進封裝技術正在崛起,包括一種「相當低階版本的技術,能將廉價的標準元件堆疊在一片基板上,用以製造價值約50美分(約15元台幣)成本的玩具解決方案──這真是相當瘋狂。」

Intel的McInerney則表示,網路連結、AI與記憶體新架構的組合,正在創造一個晶片設計工程師的「復興時期」(renaissance):「這是一個參與晶片架構設計的偉大時刻──感覺像是創新浪潮來臨。」

他指出:「前十大資料中心業者如Apple、阿里巴巴與Amazon,通常資本雄厚且正在培養自家的晶片設計團隊──他們是為了嘗試解決一些特殊的專門問題,」而且他們正在著手收購一批晶片設計新創公司。

Aitken舉最近Intel的Meltdown與Spectre處理器安全漏洞為例,表示業界還需要安全設計的新架構;他呼籲對於該如何處理那些安全漏洞以及未來可能發生的旁道攻擊(side channel attacks)提出新想法,還有量測產品安全性的新方式。

Macri在提到Meltdown與Spectre處理器使用的技術時表示:「當我在1980年代中期開始進行晶片設計時,我們做的是推測執行(speculative execution)──這是我們進展快速的原因,第一輪是提供答案,下一輪是釐清我們是否正確。」

他指出,推測執行的採用以及駭客的威脅「不會有所改變,改變的會是我們對於端對端安全性需求的看法;我們都生活在一個玻璃屋裡…這是我們日常生活的一部份──這是一個永遠不會完美無瑕的世界。」

Intel的McInerney與擔任座談主持人的市場研究機構Technalysis Research分析師Bob O'Donnell ,盛讚產業界在解決最初是由Google發現之安全漏洞方面的團結合作;McInerney並指出,這次事件可說是一次對更佳安全性工具的吶喊。

他表示:「我們有時序(timing)以及功能性測試工具,現在我們需要的工具是能讓你在基礎功能區塊層級測試那些攻擊的工具──在這方面需要很多的創新。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Chip Heads Gauge Silicon Roadmap,by Rick Merritt)