關(guān)于“摩爾定律”一直有兩種聲音：
一是認(rèn)為今后集成電路上的元器件數(shù)量每年只能增長幾個百分點(diǎn)，“摩爾定律已死”；
另一種則認(rèn)為新的技術(shù)不斷發(fā)展，“摩爾定律”會繼續(xù)有效。
一家名叫Datagraph的機(jī)構(gòu)前段時間也制作了一個視頻，希望探究摩爾定律vs. CPU/GPU發(fā)展的進(jìn)程。
然而本周在硅谷舉行的有關(guān)當(dāng)下和未來芯片技術(shù)的討論會卻得出一個結(jié)論——摩爾定律并不是目前芯片商需要考慮的首要問題，以后擋住摩爾定律腳步的，可能是功耗和散熱問題。
關(guān)于摩爾定律的特別報道系列，墻裂推薦：
https://spectrum.ieee.org/static/special-report-50-years-of-moores-law
斯坦福大學(xué)名譽(yù)校長、谷歌董事長兼MIPS計算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)始人John Hennessy說：“‘摩爾定律’它不是法則，而是一個志向，是一個目標(biāo)。是值得一試的東西?！?/p>
他說到：“它肯定在放緩，但要說‘摩爾定律’已死還為時過早?！?/p>
然而目前他最擔(dān)憂的問題不是摩爾定律的放緩。Hennessy補(bǔ)充道，真正的問題在于Dennard縮放比例定律的失效。
Dennard縮放比例定律
Dennard縮放比例定律是基于1974年Robert H. Dennard參與完成的一篇論文而提出的一個定律。
Dennard縮放比例定律（Dennard scaling）表明，隨著晶體管變得越來越小，它們的功率密度保持不變，因此功率的使用與面積成比例；電壓和電流的規(guī)模與長度成比例。
相關(guān)鏈接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/4785534?arnumber=4785534
Dennard發(fā)現(xiàn)，晶體管的尺寸在每一代技術(shù)中都縮小了30% (0.7倍)，因此它們的面積減少了50%。這意味著電路減少了30% (0.7倍)的延遲，因此增加了約40% (1.4倍)的工作頻率。最后，為了保持電場恒定，電壓降低了30%，能量降低了65%，功率降低了50%。因此，在每一代技術(shù)中，晶體管密度增加一倍，電路速度提高40%，功耗(晶體管數(shù)量增加一倍)保持不變。
結(jié)合“摩爾定律”晶體管的數(shù)量大約每兩年翻一番，這意味著效能功耗比（每消耗一瓦功率，計算機(jī)可提供的計算速率）以同樣的速度增長，大約每兩年翻一番。這種趨勢被稱為庫米定律（Koomey's law）。庫米最初提出的倍增速率是1.57年(比摩爾定律的倍增周期稍快)，但最近的估計表明這一速度正在放緩。
自2005-2007年前后，Dennard縮放比例定律似乎已經(jīng)失效。截至2016年，集成電路中的晶體管數(shù)量仍在跟隨“摩爾定律”增加，但由此帶來的性能改善卻更為緩慢。這種情況的主要原因是在芯片尺寸不變，晶體管數(shù)量變多的情況下，電流泄漏會帶來更大的挑戰(zhàn)，也會導(dǎo)致芯片升溫，從而造成熱失控的威脅，從而進(jìn)一步增加能源成本。
“專業(yè)化”或可解決微處理器的功耗問題
周一在門洛帕克（Menlo Park）舉辦的丘吉爾俱樂部論壇上，Hennessy說到：“誰能想到，微處理器將不得不降低時鐘速度或關(guān)閉部分內(nèi)核以免燒壞呢？”
Hennessy說的是目前的普遍情況。
Dennard縮放比例定律的失效以及由此導(dǎo)致的無法顯著提高時鐘頻率，已經(jīng)導(dǎo)致大多數(shù)CPU制造商將重點(diǎn)放在多核處理器上，以此作為提高性能的一種替代方法。
增加內(nèi)核數(shù)量有利于提高(雖然并非完全)工作負(fù)載，但是由于擁有多個核心而增加的活動開關(guān)元件仍然會導(dǎo)致整體功耗增加，從而加劇CPU功耗問題。最終的結(jié)果是，在不違反功率約束的情況下，一個集成電路中只有一小部分能夠在一定時間處于實(shí)際有效狀態(tài)。其余的(不活躍的)區(qū)域稱為暗硅。
微處理器的功耗問題也是周二舉辦的Arm TechCon 2019大會上的一個熱門話題。
Facebook的硅與技術(shù)工程負(fù)責(zé)人Sha Rabii表示，微處理器的功耗問題以及芯片的散熱問題是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡制造的一個主要障礙。
如何解決這個問題呢？一些資深人士說道，答案可能就是專業(yè)化（S
pecialization）。
“要么我們繼續(xù)走老路子，制造更快的CPU，然后讓軟件來處理一切事務(wù)；要么我們將它看成是一個系統(tǒng)性問題，然后換條路子走走，”梅菲爾德基金會（the Mayfield Fund）常務(wù)董事Navin Chaddha說道，“我相信世界正在走向?qū)I(yè)化，而不是專注于每18到24個月讓芯片處理能力提高一倍?！?/p>
最近涌現(xiàn)的一批初創(chuàng)公司專業(yè)生產(chǎn)用于深度學(xué)習(xí)的處理器，例如Cerebras Systems、Mythic和Syntiant就很好地體現(xiàn)了這種專業(yè)化思維，盡管時下專業(yè)化的作用可能有限。
相關(guān)鏈接：
https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/processors/the-accelerator-wall-a-new-problem-for-a-post-moores-law-world
Arm Holdings首席執(zhí)行官Simon Segars大致同意Chaddha的觀點(diǎn)。Segars在大會上宣布，該公司將首次允許開發(fā)人員在ARM芯片核心中插入自定義指令，從而使算法的處理效率更高。對于一直專注于標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品生產(chǎn)的公司而言，其允許芯片一定程度專業(yè)化的舉措已是一大進(jìn)步。
