Прогресс в области полупроводников продолжает развиваться. Будет ли он устойчивым, или неизбежно замедление его темпов? Мнения опрошенных порталом InformationWeek экспертов расходятся.

По данным технического сообщества IEEE IRDS, в мире ежедневно используется более 100 млрд. интегральных схем. Спрос на ИС продолжает расти во многом благодаря достижениям на быстро развивающихся рынках искусственного интеллекта, автономных транспортных средств и Интернета вещей (IoT).

До сих пор полупроводниковой промышленности удавалось создавать все более мощные интегральные устройства, позволяя электронным инновациям развиваться с ошеломляющей скоростью. Но может ли такой прогресс быть устойчивым или замедление темпов неизбежно?

Многообещающие достижения

Полупроводниковые компании будут продолжать работать над повышением энергоэффективности чипов, а также над созданием ИИ-чипов, предназначенных для конкретных приложений, прогнозирует Сайед Алам, руководитель направления полупроводников компании Accenture: «Такие чипы позволят более эффективно обрабатывать задачи, связанные с ИИ».

Он добавляет, что достижения в области дизайна микросхем и экстремальной ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой (high NA EUV) также будут способствовать дальнейшему успеху в деле уменьшения размеров полупроводников.

В ближайшие годы в полупроводниковой промышленности произойдет ряд изменений, поскольку она стремится к 2030 г. достичь дохода в 1 трлн. долл., прогнозирует Уэйн Рикард, генеральный директор компании Terecircuits, занимающейся разработкой материалов и процессов нового поколения. По его словам, важной тенденцией является постоянная миниатюризация компонентов, при этом производители выходят за существующие рамки, разрабатывая более компактные и совершенные процессы производства.

Тайваньская компания TSMC, например, уже достигла 2-нм технологического процесса, перейдя в ангстремный диапазон и приблизившись к размеру атома кремния, объясняет Рикард. «Однако уменьшение отдачи и рост затрат, связанных с созданием фабрик для таких малых размеров, становятся очевидными», — говорит он. Чтобы решить эту проблему, полупроводниковая промышленность изучает альтернативные подходы к проектированию и производству: «Одна из ключевых стратегий предполагает разделение функций, признавая, что для достижения оптимальной производительности не все компоненты должны находиться на новейшем, самом маленьком технологическом узле ».

Специализация устройств также трансформирует полупроводниковую промышленность. «Это касается и компонентов для обработки данных, таких как CPU, GPU и TPU, — говорит Пит Хейзен, корпоративный вице-президент подразделения решений для дата-центров компании Microchip Technology. — Мы также ожидаем увидеть прогресс в различных подходах в энергетике за счет использования таких материалов, как карбид кремния и нитрид галлия».

По его словам, еще одним перспективным направлением являются многокомпонентные системы, предназначенные для таких приложений, как гетерогенные вычисления — системы, в которых используется более одного вида процессоров или ядер. «Мы ожидаем появления новых подходов, например, стандарта Universal Chiplet Interconnect Express, который позволит повысить модульность, адаптацию и масштабируемость, — отмечает он. — Мы также увидим внедрение новых стандартов для дальнейшего улучшения задержек и пропускной способности, а также повышения эффективности за счет дезагрегации памяти, например, за счет использования спецификации Compute Express Link (CXL) для дата-центров».

А что с законом Мура?

Закон Мура, постулированный соучредителем Intel Гордоном Муром в статье, опубликованной в Electronics Magazine 19 апреля 1965 г., заключается в том, что количество транзисторов в интегральной схеме будет удваиваться примерно каждые два года.

По словам Рикарда, дискуссия вокруг возможной кончины закона Мура набирает обороты, особенно по мере уменьшения эффекта от масштабирования транзисторов. «Многие отраслевые эксперты предсказывают изменение традиционной траектории развития закона Мура, но не обязательно полное прекращение его действия, — отмечает он. — Дополнительные преимущества, традиционно получаемые от масштабирования транзисторов, сходят на нет, что побуждает к переоценке подходов к полупроводникам».

Алам считает, что закон Мура, по крайней мере в его традиционном понимании уменьшения размеров матрицы, может приблизиться к своим физическим ограничениям в течение следующих 8-12 лет. «Но в настоящее время мы продолжаем следовать закону Мура в более широком смысле, используя чиплеты и усовершенствованную упаковку для повышения энергоэффективности», — отмечает он.

Заключительные соображения

Полупроводниковая промышленность находится в точке перегиба, утверждает Дип Джаривала, доцент инженерного факультета Пенсильванского университета: «Обычно такие переломные моменты происходят, когда либо аппаратное, либо программное обеспечение пытается победить другое в качестве движущей силы отрасли».

Заглядывая в будущее, он считает, что самый продвинутый программный ИИ будет ограничен существующим оборудованием. «Даже если вы концептуально создадите и закодируете самую удивительную большую языковую модель (LLM) или модель ИИ, вы не сможете ее запустить, если у вас не будет подходящего оборудования», — говорит он.

Следующие одно-два десятилетия будут очень интересными и, возможно, в некотором роде непредсказуемыми, говорит Джаривала: «Мы точно знаем, что полупроводники по-прежнему будут доминирующей технологией для вычислительного оборудования, но кремний может не остаться единственной рабочей лошадкой. К стандартному кремниевому электронному оборудованию могут добавиться различные новые „изюминки“, такие как фотонные чипы, нейроморфные чипы, вычисления в чипах памяти и т. д.».