IC设计的「复兴时期」来了？

无论摩尔定律是死是活... IC设计技术的生命力仍源源不绝

来自AMD、ARM与Intel的技术专家在一场于年度DesignCon大会的座谈中表示，无论摩尔定律(Moore’s Law)是死是活，半导体技术蓝图的发展会同时带来挑战与机会。

对于一个芯片的晶体管数量是否会像Intel共同创办人Gordon Moore在1965年做出的观察那般，继续每两年成长一倍，参与上述座谈的讲者们意见分歧。 「至少有一点是，制程节点转换的速度正在趋缓；」ARM院士继技术总监Rob Aitken指出，16奈米与10奈米制程的量产时程都延迟了三年，而在我们所处理的电路类型中，Denard微缩定律在90奈米节点已失效。 」

Intel平台工程事业群副总裁暨服务器开发小组总监Rory McInerney则表示，该公司的研究是提供5年之间的制程技术发展预测，因此其内部的技术蓝图是到5奈米节点：「我们并未看到摩尔定律届时有终结迹象。 」

他指出：「摩尔定律也是一种财务(finance)与雄心(ambition)的定律，市场对于先进制程技术的需求是无止尽的，在我负责的人工智能(AI)领域，人们正竭尽全力把更多东西塞进芯片。 」

而Intel的竞争对手AMD看法是，节点与节点的间隔时间正在拉长，而无论是芯片设计或晶圆厂制造成本都在迅速飙升；AMD院士暨产品技术长Joe Macri表示：「这对我们的业务带来深远影响... 我们必须在每个节点采用更创新的架构与封装技术。 」

至于5奈米制程之后，ARM的Aitken预期，转向某种垂直奈米线(vertical nanowire)架构，将会导致对部份RTL设计带来冲击的改变，特别是在高速电路的设计上；不过他也指出， 这种改变应该不至于扰乱典型数字逻辑设计工程师采用的抽象(abstraction)。

McInerney预测，晶体管与互连之管线(pipeline)架构的创新，特别是针对I/O电路的，将会在产业界遇到障碍之前，解决一连串的瓶颈：「在某种程度上，你微缩至个位数原子而且事情变得难以控制， 因此在制程的某些部份会遭遇物理限制。 」

芯片架构师再起

参与座谈会的专家们同意，新兴的计算机与内存架构有助于舒缓摩尔定律速度减慢的问题。 负责AMD在2015年6月发表之GPU与内存堆栈Fiji开发的Macri指出，结合内存与储存之芯片与软件开发：「将有所进展... 我们会取得速度的飞跃... 我们快要开始看到很多很酷的内存应用。 」

ARM的Aitken指出，一系列先进封装技术正在崛起，包括一种「相当低阶版本的技术，能将廉价的标准组件堆栈在一片基板上，用以制造价值约50美分(约15元台币)成本的玩具解决方案──这真是相当疯狂。 」

Intel的McInerney则表示，网络链接、AI与内存新架构的组合，正在创造一个芯片设计工程师的「复兴时期」(renaissance)：「这是一个参与芯片架构设计的伟大时刻──感觉像是创新浪潮来临。 」

他指出：「前十大数据中心业者如Apple、阿里巴巴与Amazon，通常资本雄厚且正在培养自家的芯片设计团队──他们是为了尝试解决一些特殊的专门问题，」而且他们正在着手收购一批芯片设计新创公司。

Aitken举最近Intel的Meltdown与Spectre处理器安全漏洞为例，表示业界还需要安全设计的新架构；他呼吁对于该如何处理那些安全漏洞以及未来可能发生的旁道攻击(side channel attacks)提出新想法，还有量测产品安全性的新方式。

Macri在提到Meltdown与Spectre处理器使用的技术时表示：「当我在1980年代中期开始进行芯片设计时，我们做的是推测执行(speculative execution)──这是我们进展快速的原因， 第一轮是提供答案，下一轮是厘清我们是否正确。 」

他指出，推测执行的采用以及黑客的威胁「不会有所改变，改变的会是我们对于端对端安全性需求的看法；我们都生活在一个玻璃屋里... 这是我们日常生活的一部份──这是一个永远不会完美无瑕的世界。 」

Intel的McInerney与担任座谈主持人的市场研究机构Technalysis Research分析师Bob O'Donnell ，盛赞产业界在解决最初是由Google发现之安全漏洞方面的团结合作；McInerney并指出 ，这次事件可说是一次对更佳安全性工具的吶喊。

他表示：「我们有时序(timing)以及功能性测试工具，现在我们需要的工具是能让你在基础功能区块层级测试那些攻击的工具──在这方面需要很多的创新。 」

编译：Judith Cheng

(参考原文： Chip Heads Gauge Silicon Roadmap，by Rick Merritt)