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    当制程接近物理极限时 处理器性能该如何评判

      [  中关村在线 原创  ]   作者:陈杨

          半导体领域,通过制程工艺判定芯片性能已经约定俗成。而实际情况则是,工艺仅是判定芯片性能的必要不充分条件。芯片的性能,除了要考虑制程工艺,更离不开架构、软件及生态。

    除工艺外要考虑架构及封装

      半导体工艺早已由过去的几十纳米提升到当前的14nm、10nm,甚至7nm已经投入量产,5nm、3nm也进入研发阶段。但能保证说5nm、7nm工艺的芯片性能一定比10nm、14nm工艺强吗?或许,事实并非如此。

    当制程接近物理极限时 处理器性能该如何评判

      我们不妨以英特尔为例。众所周知,英特尔在14nm工艺停留了5代,当其他厂商宣布量产7nm时,英特尔的工艺终于来到了10nm。对此,英特尔的解释是:半导体芯片性能表现主要通过晶体管数量和排列优化来实现,单位面积内集成的晶体管数量越多,逻辑单元排列越合理,性能越强,这自然是硬道理。但随着半导体工艺接近物理极限,单纯通过制程提升性能意义已不大。而架构的改进及封装技术成为提高芯片的另一突破口。

      如在消费级领域,英特尔10nm Ice Lake处理器采用的集成式Sunny Cove微架构聚焦在处理器ST单核性能、ISA及并行性三点,实现了多并行操作的可能性、同时降低延迟,并通过缓冲区和缓存的增加,实现工作负载的优化。

      同样,Foveros 3D封装技术解决的也是工艺问题。Foveros 3D封装技术实现了不同工艺之间的芯片混搭封装在一起,并且通过3D堆叠的方式减小体积,增强了处理器的性能与功能。

    工艺取代不了软件

      "What Andy gives, Bill takes away."Andy-Bill定律揭示着IT行业的规律,无论是x86和Linux还是Arm和Android/iOS,都在顺着这一惯性发展,即硬件和软件的关系是相互依存的,软件总是可以消耗掉硬件的性能,反之硬件的应用体验也可以借助软件来提升。

      物联网带来的是10亿级的互联网用户、100亿级的设备以及1000亿级的连接。面对指数级的增长,继续通过增加晶体管密度、提高单位性能、降低功耗,帮助客户实现价值恐怕不是长久之计,因为每瓦性能和频率的增长曲线都在逐渐放缓。

      英特尔图形与软件部门给出的答案则是:通过软件与硬件的共同创新,实现满足云计算、人工智能等新一代技术对处理器的性能需求。据英特尔介绍,在过去的半年中,英特尔在软件领域取得了重大突破。如从JDK8到JDK9,将现有硬件的性能提升6倍;结合内存层级架构,加上软件栈技术,通过傲腾+软件的方式将工作负载的性能提升8倍;利用DL Boost等架构扩展,使得从Skylake升级到Cascade Lake之后,相比上一代硬件提速28倍……

    当制程接近物理极限时 处理器性能该如何评判

    工艺更取代不了生态

      毫无疑问,处理器的好坏并非半导体厂商说的算,而是使用这些芯片的客户,即合作伙伴。5nm、7nm工艺自然先进,但这一先进的工艺,其成熟度又有多少,又有多少合作伙伴敢于尝鲜?

      尽管当前10nm、14nm工艺稍显落后。但毋庸置疑的是,基于这一工艺制造的芯片有着最广泛的生态基础。所谓存在即合理,10nm、14nm依然是当下半导体产业的宠儿。

    结语

      半导体制作工艺先进自然好,但并非是评判芯片性能的唯一标准。

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    stor.zol.com.cn true //stor.zol.com.cn/718/7180663.html report 2515       半导体领域,通过制程工艺判定芯片性能已经约定俗成。而实际情况则是,工艺仅是判定芯片性能的必要不充分条件。芯片的性能,除了要考虑制程工艺,更离不开架构、软件及生态。除工艺外要考虑架构及封装  半导体工艺早已由过去的几十纳米提升到当前...
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