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en avril 1965, le magazine "electronics" a publié un article du co-fondateur d'intel, gordon moore, qui soulignait : le nombre de transistors pouvant être logés sur un circuit intégré doublera environ tous les deux ans.

l'article et ses prédictions sont depuis devenus légendaires et, comme la plupart des légendes, il a subi de nombreux changements dans les récits et les récits. les médias se sont emparés de l'argument de l'article selon lequel la technologie des semi-conducteurs ouvrirait la voie à une nouvelle ère d'intégration électronique et l'ont distillé en une devise qui a pris de nombreuses formes au fil des ans. cependant, quelle que soit la forme qu’elle prend, elle porte toujours le même nom : la loi de moore.

qui est le gardien le plus fidèle de la loi de moore ? il y a dix ans, la réponse à cette question était presque unique, à part intel, cofondée par gordon moore, qui d'autre pouvait assumer cette responsabilité ?

depuis sa création en 1968, intel est indissociable du mot « rétrécir ». pendant les quatre premières décennies, c’était un éloge.tous les deux ans environ, le pionnier américain des puces introduit de nouveaux transistors deux fois plus petits que leurs prédécesseurs, ce qui permet d'emballer davantage de puces sur presque la même plaquette de silicium et de les vendre de manière rentable à peu près au même prix. cela a donné à intel une position dominante sur le marché des puces mémoire, et lorsque la « mémoire » est devenue une marchandise dans les années 1980, elle a dominé le marché des microprocesseurs qui ont alimenté la révolution des pc.

mais aujourd'hui, dix ans plus tard, la réponse n'est plus unique. il y a de moins en moins de partisans de la loi de moore et intel n'est plus un pionnier dans l'industrie des puces. après deux rapports financiers trimestriels désastreux consécutifs, la valeur marchande d'intel a chuté. janvier à plus de 210 milliards de dollars sont tombés à 84 milliards de dollars, encore moins que la valeur de ses usines et de ses équipements. on peut dire qu'il n'y a jamais eu de période aussi difficile dans les décennies d'histoire de cette entreprise.

voici une nouvelle question : qui peut véritablement hériter de la loi de moore ?

nvidia

nvidia semble avoir toujours été en désaccord avec la loi de moore proposée par le fondateur d'intel.

dès 2010, bill dally, scientifique en chef et vice-président senior de la recherche chez nvidia, a souligné la mort de la loi de moore dans une chronique de forbes. il a déclaré que l'informatique parallèle était l'avenir du développement futur de l'industrie des semi-conducteurs.

il estime que la diminution du processeur prévue par la loi de moore a désormais cessé d'exister et que les performances du processeur ne doublent plus tous les 18 mois. cela constitue une menace sérieuse pour de nombreuses industries qui dépendent d’une croissance historique des performances informatiques :

les agences publiques ont besoin de plus de puissance de calcul pour prédire les événements météorologiques dangereux et analyser le changement climatique à long terme. les sociétés énergétiques doivent évaluer de grandes quantités de données sismiques et géologiques pour trouver de nouvelles façons d'extraire en toute sécurité le pétrole et le gaz des réserves existantes. est nécessaire pour concevoir des molécules médicamenteuses qui se lient à des récepteurs cellulaires spécifiques ; les oncologues cliniques ont besoin d'une imagerie médicale meilleure et plus rapide pour diagnostiquer le cancer et identifier les traitements ; les chirurgiens cardiaques veulent évaluer visuellement les tissus endommagés en temps réel pour s'assurer que leur intervention chirurgicale fonctionne ;

il a déclaré que l'industrie a besoin de toute urgence de l'émergence d'ordinateurs parallèles. l'un de ses avantages fondamentaux est qu'il peut convertir efficacement plus de transistors en performances plus élevées. par rapport à cette situation, doubler le nombre de processeurs peut permettre à de nombreux programmes de fonctionner deux fois plus rapidement. doubler le nombre de transistors dans un processeur série ne peut apporter qu'une amélioration très limitée des performances, mais la consommation d'énergie est très élevée.

de plus, les ordinateurs parallèles tels que les unités de traitement graphique ou gpu, permettent une mise à l'échelle continue des performances informatiques dans les environnements actuels à contraintes énergétiques. tous les trois ans, nvidia peut quadrupler le nombre de transistors (et de cœurs). en réduisant légèrement la vitesse à laquelle chaque cœur fonctionne, augmentant ainsi l'efficacité, nvidia peut plus que tripler les performances pour la même puissance totale.

pour faire simple, le cpu représenté par intel n'est plus l'avenir de l'informatique, et le gpu représenté par nvidia est le véritable avenir. à l'époque, c'était un point de vue très radical et intéressant.

de nombreuses années plus tard, lors de la gpu technology conference (gtc) 2018 à san jose, en californie, le pdg de nvidia, jensen huang, a une fois de plus nié la loi de moore à sa manière lorsqu'il a prononcé un discours. il a souligné à plusieurs reprises qu'en raison des progrès extrêmes de la technologie, gpu il suit sa propre loi.

"maintenant, il existe une nouvelle loi", a-t-il dit, "une loi de super accélération". cette loi a ensuite été surnommée "la loi de huang".

à quelle vitesse la technologie gpu évolue-t-elle ?lors du discours d’ouverture de huang, il a souligné que les gpu de nvidia sont 25 fois plus rapides aujourd’hui qu’ils ne l’étaient il y a cinq ans. si nous suivons la loi de moore, leur vitesse n'augmentera que de 10 fois.

il a ensuite utilisé un autre benchmark pour illustrer l'amélioration des performances du gpu : le temps de formation d'alexnet. alexnet est un réseau neuronal formé à l'aide de 15 millions d'images. il a déclaré qu'il y a cinq ans, ce processus de formation prenait six jours avec deux cartes graphiques nvidia gtx 580 ; mais qu'avec le dernier matériel dgx-2 de l'entreprise, cela ne prend plus que 18 minutes, soit 500 fois plus rapide.

huang renxun a clairement souligné que la raison pour laquelle les gpu ont besoin d'une loi qui leur est propre est qu'ils bénéficient d'avancées simultanées dans de nombreux aspects : architecture, interconnexion, technologie de stockage, algorithmes, etc. « l’innovation n’est pas seulement dans la puce », a-t-il déclaré, « mais dans l’ensemble de la pile technologique.

depuis 2018, huang a réitéré son point de vue selon lequel la loi de moore a atteint sa fin, qualifiant souvent le concept de « mort », et déclarant à wired plus tôt cette année : « nous devons l'abandonner. la loi de moore afin que nous puissions réfléchir à de nouvelles façons de échelle."

voici ce qui est intéressant : la loi de huang qu’il a hautement louée n’était pas aussi belle que celle décrite. huang renxun n’a pas proposé de loi avec des chiffres précis à suivre, bill dally, scientifique en chef et vice-président de la recherche. a déclaré plus tard que de novembre 2012 à mai 2020, les performances des puces nvidia dans l'important domaine informatique de l'ia ont été multipliées par 317, avec une augmentation moyenne de plus du double chaque année.open ai a déclaré que sur la base des tests classiques de reconnaissance d'images d'intelligence artificielle, les performances doubleraient environ tous les ans et demi.

dans l'ensemble, la loi de huang est plus rapide que la loi de moore, qui a doublé en deux ans, dans la publicité de nvidia. même en discutant récemment du développement futur des centres de données, huang renxun a réitéré l'opinion selon laquelle la loi de moore a pris fin. il estime qu'au cours des dix prochaines années, les centres de données modernes accéléreront leur développement et deviendront plus denses et plus économes en énergie. le taux traditionnel de doublement tous les cinq ans a pris fin et le taux de doublement attendu tous les 10 ans est devenu de plus en plus difficile.

la loi de moore a en effet ralenti, mais la question de savoir si la loi de huang peut la remplacer reste un grand point d'interrogation.

en fait, la plupart des améliorations de performances de nvidia sont étroitement liées à la conversion des nœuds.nvidia a récemment amélioré considérablement ses performances à deux reprises sans transitions de nœuds : la première de kepler à maxwell et la seconde de volta à turing.bien que nvidia réussisse à extraire des performances supplémentaires du même nœud, vous pouvez également voir à quel point les nouveaux nœuds de processus sont importants pour les performances globales de nvidia.

en fait, la loi de huang est régie dans une large mesure par la loi de moore. sans amélioration de la densité des transistors, il n'y aura pas de performances gpu plus puissantes. si la loi de moore est en difficulté, que ce soit en termes de mise à l'échelle des transistors ou en termes d'améliorations de performances mal définies, la loi de huang le sera aussi, et le rythme des améliorations des performances de l'ia ralentira à mesure que les avantages de la commutation de nœuds diminueront, et c'est pourquoi huang renxun et nvidia. eux-mêmes ont rarement mentionné leurs propres lois au cours des deux dernières années.

de plus, la loi de moore ne représente pas seulement l'amélioration continue de la densité des transistors, mais sa plus grande signification est d'obtenir des puces plus puissantes à un prix inférieur.pour le dire simplement, si des circuits intégrés avec les mêmes spécifications sont produits sur des tranches de la même surface, avec les progrès de la technologie des processus, la production de circuits intégrés peut doubler tous les ans et demi. convertie en coût, c'est-à-dire tous les ans et demi. ans. le demi-coût peut être réduit de 50 % et le coût annuel moyen peut être réduit de plus de 30 %, ce qui est l'une des clés de la prospérité continue du marché de l'électronique grand public.

alors qu’en est-il de la loi huang de nvidia ? l'organisation de recherche à but non lucratif epoch a découvert que le rapport prix/performances des gpu (mesurés en flops/$) doublait tous les 2,5 ans entre 2006 et 2021, beaucoup plus lentement que ne le prévoyait la loi de huang.

à l’aide d’un ensemble de données de 470 modèles d’unités de traitement graphique (gpu) publiés entre 2006 et 2021, epoch a découvert que le nombre d’opérations en virgule flottante par seconde et par dollar (ci-après appelé flop/s par dollar) doublait tous les 2,5 ans environ. les améliorations s'avèrent plus lentes (flop/s par dollar doublant tous les 2,95 ans) pour les gpu de premier plan à tout moment, tandis que les améliorations s'avèrent plus rapides (flop/s par dollar par doublement en 2,07 ans).

de ce point de vue,la loi de huang est peut-être une bonne nouvelle pour l'industrie de l'ia, mais elle est très différente de la loi de moore, qui a profité à l'ensemble de l'industrie des semi-conducteurs. nvidia n'est pas l'entreprise qui a hérité de la loi de moore.

tsmc

par coïncidence, tsmc, qui fabrique des puces pour nvidia, a manifesté un grand intérêt pour le maintien de la loi de moore.

dès 1998, le président de tsmc, zhang zhongmou, a déclaré un jour que la loi de moore avait été très efficace au cours des 30 dernières années et qu'elle devrait encore être applicable dans les 10 à 15 prochaines années. pas d'issue après toutes les montagnes et les rivières", mais une vérité, mais c'est "un autre village avec des fleurs sombres et des fleurs lumineuses".

lors de la conférence hot chips 2019, le vice-président de la recherche de tsmc, philip wong, a souligné dans son discours que non seulement la loi de moore est toujours valable, mais que tant que les moyens techniques appropriés sont utilisés, elle le sera toujours dans les trente prochaines années.

"ce n'est pas mort", a-t-il déclaré aux participants, "cela ne ralentit pas, ce n'est même pas malade."

selon wong, le seul facteur important pour maintenir la loi de moore est l’augmentation de la densité. bien qu'il ait reconnu que les vitesses d'horloge vont plafonner avec la disparition de la loi d'échelle de dennard, la densité des transistors entraînera de meilleures performances et une meilleure efficacité énergétique.

selon wong, tant que l'entreprise peut continuer à fournir davantage de transistors dans des espaces plus petits et à améliorer l'efficacité énergétique, c'est tout ce qui compte. à court terme, cela pourrait probablement être réalisé de manière traditionnelle, en améliorant la technologie du processus cmos pour fabriquer des transistors avec des longueurs de grille plus petites.

et à long terme, le ralentissement de la mise à l’échelle 2d ne signifie pas la fin de la densité. il a noté que même après la fin de la loi d'échelle de dennard, de nombreuses innovations ont eu lieu dans la fabrication de semi-conducteurs qui ont maintenu la densité sur une tendance à la hausse, en particulier l'utilisation de technologies de silicium contraint et de grilles métalliques à haute k, suivies par l'introduction de structures 3d avec finfet.

wong a également souligné l'importance de l'emballage pour le maintien de la loi de moore. à court terme, on peut compter sur un emballage 2,5d (en fait, il est déjà utilisé à grande échelle), mais à long terme, un véritable emballage 3d. cette technologie entraînera des améliorations continues de la densité des copeaux.

chez philip wong, tsmc a souligné son affirmation à plusieurs reprises : la loi de moore est un symbole. en tant que fonderie, elle n'est pas obligée de respecter pleinement cette loi, mais tsmc a suivi la direction indiquée par cette loi.

dans une interview avec ian cutress de techtechpotato en juillet 2024, le dr kevin zhang, responsable de la technologie des procédés chez tsmc, a déclaré que tant que les progrès globaux se déroulent sans problème, il ne se soucie pas de la loi de moore.

"eh bien, ma réponse est simple : je m'en fiche", a déclaré kevin zhang. "tant que nous pouvons continuer à promouvoir l'expansion technologique, je m'en fiche si la loi de moore existe toujours."

"(les observateurs) ont défini la loi de moore étroitement sur la base d'une échelle bidimensionnelle, mais ce n'est plus le cas", a-t-il déclaré. "en regardant le battage médiatique de l'innovation dans notre industrie, nous continuons à trouver différentes façons d'apporter plus de fonctionnalités et de capacités. "

interrogé sur le succès de tsmc en matière d'améliorations incrémentielles des nœuds de processus, il a précisé que leurs progrès sont loin d'être anodins. tsmc a souligné que la transition de la fonderie des nœuds de processus de niveau 5 nm à 3 nm a entraîné des améliorations du ppa de plus de 30 % par génération et qu'elle continuera à apporter des améliorations plus petites mais continues entre les nœuds majeurs à l'avenir pour permettre aux clients de bénéficier de chaque nouveau. génération de technologie.

tsmc et nvidia ont deux attitudes complètement différentes à l'égard de la loi de moore, le premier faisant de son mieux pour la maintenir, tandis que le second la nie constamment.alors, qui est le bon ? jetons d’abord un coup d’œil à ce qu’a dit l’inventeur original de la loi de moore.

intel

contrairement à tsmc qui est en hausse, intel est effectivement en déclin depuis deux ans, mais il ne semble jamais avoir renoncé à tenter de perpétuer la loi de moore.

depuis son entrée en fonction en tant que pdg en 2021, gelsinger, pdg d'intel, a souligné que la loi de moore est « toujours saine ». il a même déclaré qu'intel pouvait dépasser la vitesse de la loi de moore au moins jusqu'en 2031 et promouvoir la « loi de super moore », c'est-à-dire en utilisant foveros attendez la technologie de packaging de puces 2,5d et 3d pour augmenter le nombre de transistors.

en décembre 2023, lors d'un discours au mit, kissinger a été interrogé sur la fin possible de la loi de moore. il a déclaré : « nous ne sommes plus dans l'âge d'or de la loi de moore. trois ans maintenant, nous assistons donc définitivement à un ralentissement. »

kissinger a également souligné que même si la loi de moore semble ralentir, intel peut encore fabriquer des puces avec 1 000 milliards de transistors d'ici 2030. aujourd'hui, la plus grosse puce dans un seul boîtier compte environ 100 milliards de transistors.le pdg a déclaré que quatre facteurs ont rendu cela possible : les nouveaux transistors ribbonfet, l'alimentation électrique powervia, les nœuds de processus de nouvelle génération et l'empilement de puces 3d. il a conclu sa réponse en disant : "pour tous les critiques qui prétendent que nous sommes morts... tant que le tableau périodique n'est pas épuisé, nous n'avons pas encore fini."

au computex taipei de cette année, le discours d'intel s'est ouvert avec gordon moore, co-fondateur d'artificial intelligence resurrection, répétant l'une de ses citations les plus célèbres : « tout ce qui a été fait peut être surpassé. » c'est le cri de guerre d'intel dans sa quête de puces électroniques. suprématie, et c'est aussi l'un des symboles de la loi de moore.

au cours de son discours, gelsinger a rappelé l'introduction en 1981 de l'intel 80286, un microprocesseur 16 bits contenant 100 000 transistors, et a souligné que les puces modernes cherchent à accueillir un milliard de transistors, un nombre qui devrait atteindre 1 milliard d'ici 2020. .

"contrairement à ce que jen-hsun huang voudrait vous faire croire, la loi de moore est toujours valable", a déclaré gelsinger, soulignant qu'en tant que principal fournisseur de puces pc, intel jouera un rôle important dans la vulgarisation de l'ia.

si tsmc fait de son mieux pour mettre en œuvre la loi de moore, intel semble y mettre sa propre fortune et sa vie.

bien que les performances d'intel au cours des deux derniers trimestres aient été très médiocres et que même certaines puces aient été confiées à tsmc pour la fonderie, il n'a toujours pas abandonné sa vision originale et a une fois de plus mis l'accent sur le nœud 18a qui est apparu d'innombrables fois dans la technologie. feuille de route.

passons en revue les détails techniques, le 18a est le cinquième processus de production sur la feuille de route d'intel pour accélérer son retour au leadership technologique. intel 7 est déjà apparu dans les processeurs alder lake et raptor lake, tandis qu'intel 4 est arrivé à la fin de l'année dernière avec l'avènement des puces meteor lake. le 20a abandonné devait initialement être lancé avec la série de processeurs arrow lake, tandis que le nœud 18a l'est. devrait être lancé en 2025. officiellement lancé.

il est entendu que le premier lot de produits utilisant la technologie de processus 18a sera constitué de processeurs pc clients nommés de code panther lake et clearwater forest, processeurs de centres de données. de plus, le processeur intel nommé diamond rapids utilisera également ce nœud. parmi les clients externes, microsoft a confirmé son intention de l'utiliser pour les processeurs, le département américain de la défense l'utilisera également dans ses puces et intel prévoit de disposer de huit bandes 18a d'ici la mi-2025, y compris des produits internes et externes.

"je parie que toute l'entreprise mise sur le 18a." gelsinger a déclaré que tout dépend du processus 18a d'intel, qui est le plus gros pari de l'entreprise, car il exerce également une pression énorme sur les finances d'intel.

en fait, nous avons déjà vu le prix qu'intel a payé pour le nœud 18a : de mauvais rapports financiers trimestriels, des cours boursiers en chute libre, sans parler de nvidia, même colgate, une entreprise qui produit du dentifrice aux états-unis, a une valeur marchande plus élevée qu'intel. .

aux yeux de beaucoup de gens, intel est désormais un boxeur au nez et aux yeux meurtris, et 18a est son dernier coup de poing.

mais heureusement, les premiers gardiens de la loi de moore souhaitent toujours la maintenir plutôt que de la nier.

écris à la fin

qui est le véritable successeur de la loi de moore ? il n'y a aucune possibilité de voir la réponse à cette question à court terme. nous ne pouvons pas non plus donner de réponse immédiate quant à savoir qui est le bon parti entre nvidia, tsmc et intel.

mais ce qui est certain, c'est que seule la foi la plus forte peut avoir le dernier mot. tout comme intel a définitivement abandonné la mémoire et s'est consacré au secteur des microprocesseurs, la seule chose en laquelle l'industrie des semi-conducteurs peut croire est une technologie véritablement avancée.