Рост числа транзисторов в чипах продолжает следовать закону Мура

Препятствия на пути развития полупроводникового производства уже напоминают не барьеры, а высоченные стены.

И всё же отрасль шаг за шагом движется вперёд, следуя выведенному 55 лет назад эмпирическому закону Гордона Мура.

Пусть с оговорками, но число транзисторов в чипах продолжает удваиваться каждые два года..

Чтобы не быть голословными аналитики компании IC Insights опубликовали отчёт о состоянии рынка полупроводников в 2020 году.

Отчёт включает историю развития основных рынков с 71 года: памяти DRAM, памяти NAND-флеш, микропроцессоров и графических процессоров.

Аналитики отмечают, что за последние 10–15 лет такие факторы, как энергопотребление и ограничения масштабирования начали сильно влиять на темпы роста числа транзисторов в некоторых интегральных продуктах.

Но в целом новые разработки и новые подходы к проектированию и производству чипов позволяют рассчитывать на дальнейшее сохранение закона Мура.

Так, количество транзисторов в микросхемах оперативной памяти DRAM в начале 2000-х годов увеличивалось со средней скоростью примерно на 45 % в год, но с 2016 года замедлилось до 20 % в год после появления 16-Гбит кристаллов памяти компании Samsung.

Стандарт DDR5, который все еще дорабатывается JEDEC, будет включать в себя монолитные устройства объёмом 24 Гбит, 32 Гбит и 64 Гбит, а это новый рывок вперёд.

Ежегодный рост плотности флеш-памяти до 2012 года оставался на уровне 55–60 % в год, но с тех пор снизился до 30–35 % в год.

Для планарных кристаллов флеш-памяти наивысшая плотность составила 128 Гбит (данные по январь 2020 года).

Зато максимальная плотность чипа 3D NAND достигла 1,33 Тбит для 96-слойной памяти с записью четырёх бит в каждую ячейку (QLC).

До конца года обещают появиться 1,5-Тбит 128-слойные микросхемы, с последующим ростом ёмкости до 2 Тбит.

Количество транзисторов в микропроцессорах Intel для ПК до 2010 года росло примерно на 40 % в год, но в последующие годы этот показатель снизился вдвое.

Количество транзисторов продолжает расти в серверных процессорах компании.

Этот рост приостановился в середине-конце 2000-х годов, но затем снова продолжился со скоростью около 25 % в год.

Intel перестала раскрывать детали подсчета транзисторов в 2017 году.

Количество транзисторов в прикладных процессорах компании Apple в смартфонах i.

Phone и планшетах i.

Pad с 2013 года увеличивалось на 43 % в год.

Этот показатель включает в себя данные о процессоре A13 с его 8,5 миллиардами транзисторов.

Ожидается, что в первой половине 2020 года Apple представит i.

Pad Pro на базе нового процессора A13X.

Высокопроизводительные графические процессоры компании NVIDIA имеют предельно высокое количество транзисторов.

В отличие от микропроцессоров, графические процессоры с их высочайшей степенью архитектурного параллелизма не содержат значительного объема кеш-памяти, что оставляет очень много места для логики (транзисторов).

Дальнейший акцент компании на ускорители для машинного обучения и ИИ только подогреет данную тенденцию.