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AMD、ARM、Intel共同探讨硅发展路线,新架构、新封装、新安全技术需求强烈

在2018 DesignCon上来自AMD、ARM和英特尔(Intel)的技术人员表示,无论摩尔定律是否延续亦或终结,半导体产业下一步发展面临巨大挑战和机会。


节点更替在放缓

与会讨论人员在“芯片上晶体管数量是否会继续以每两年翻一倍的速度继续发展”上产生分歧。


ARM的技术总监Rob Aitken表示:“至少在节点的更替上正在放缓。”他指出在16nm和10nm特征尺寸节点的发展上均出现三年的时间跨度,而“Dennard scaling(单位面积晶体管数不断增加而功耗保持不变)的功耗优势则止步于90nm。”


英特尔平台工程组副总裁和服务器研发组总监Rory McInerney表示,英特尔的研究提出了“一个为期五年的工艺规划,我们内部的发展计划是到5nm,在此之前我们看不到摩尔定律会终结。摩尔定律同样也是一个经济定律和信心定律。对于先进工艺技术的需求永无止境,在人工智能的很多领域,人们正努力在一个芯片中塞进尽可能多的东西。”


架构和封装上创新需求

从竞争对手AMD的观点来看,节点更替的时间正在变长,芯片和制造厂的成本正快速上涨。AMD产品首席技术官Joe Macri说:“这对产业产生了一个深远影响……我们必须在每个节点上对架构和封装进行更多创新。”


ARM的Aitken表示:如果向5nm以下节点看,预计将采用“垂直纳米线晶体管”,这将影响一些RTL设计的变化,尤其是对高速电路,但可能不会影响硬件抽象,不会对典型数字逻辑设计者产生影响。他还指出将出现全套先进封装技术,包括“超低端封装技术,在该封装中廉价的标准器件可粘在衬底上来生产50美分的物品,满足玩具等需求,这基本上是一个未开发的领域。”


英特尔的McInerney预计将出现一个“晶体管和互连通路”的创新,尤其是对于I O电路,以及在产业发展遇到障碍前解决正在出现的一系列瓶颈。“在一些发展领域,将微缩到个位数的原子级,事情变得难以控制,所以部分工艺存在物理极限。”


计算机和存储器新架构延寿摩尔定律

讨论小组同意,新出现的计算机和存储器架构将有助于收紧不断放缓的摩尔定律。负责研究AMD Fiji(AMD在2015年6月宣布的GPU和存储器堆栈)的Macri表示,在合并存储器和存储的芯片和软件上的工作“将带来改变……,我们将获得显著加速……我们即将看到存储器的大量‘酷’应用的开始。”


英特尔的McInerney说,在网络、人工智能和存储器领域新架构的混合将为芯片工程师带来复兴。“这对于架构设计是一个伟大的时刻,它感觉像创新领域的一次巨浪。全球前十大数据中心公司,包括苹果、阿里巴巴和Amzon等,都拥有雄厚的资金实力,并且正在组建起自己的硅团队,他们在尝试解决其所面临的明确而具体的问题”。McInerney还进一步指出,这些数据公司还在收购新型硅初创公司。


加强安全设计

ARM的Aitken指出,同时还需要用于安全设计的新架构,并提到了最近新发现的熔毁(Meltdown)和幽灵(Spectre)漏洞。(这两个漏洞利用了芯片硬件层面执行加速机制的实现缺陷实现旁路攻击,可以间接通过CPU缓存读取系统内存数据。漏洞熔毁因“融化”了硬件的安全边界而得名,漏洞幽灵因其手段的隐蔽性而得名。)他呼吁提出可解决现有和未来可能出现的旁路攻击的新思路,以及衡量产品安全的新方法。


AMD的Macri说:“当我在20世纪80年代中期开始进入芯片设计时,我们使用推测执行”。熔毁和幽灵漏洞正是利用了推测执行。推测执行的使用和黑客的威胁“都不会改变。改变的是我们对端到端安全的看法。我们都生活在玻璃屋中……这是我们每天赖以生存的东西——这个世界将永远不会完美。”


英特尔的McInerney和Technalysis Research公司的分析师Bob O Donnell都赞誉了在修护最初由Google团队发现的漏洞上的产业合作。


McInerney说,这起事件是对更好安全工具的呼唤。“我们在定时和功能测试上有工具。现在我们需要可在基础组成块级别上测试这些安全功能的工具——在这个领域需要大量的创新。”

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