ニュース

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

1965 年 4 月、「エレクトロニクス」誌は、インテルの共同創設者ゴードン・ムーアによる次のような指摘をする記事を掲載しました。集積回路上に収容できるトランジスタの数は、約 2 年ごとに 2 倍になります。

それ以来、この記事とその予測は伝説となり、ほとんどの伝説と同様に、語られたり再話されたりする際に多くの変化を経てきました。メディアは、半導体技術がエレクトロニクス統合の新たな時代をもたらすという記事の主張をとらえ、それを長年にわたってさまざまな形をとってきた標語に蒸留した。ただし、それがどのような形式であっても、常に同じ名前、つまりムーアの法則が与えられます。

ムーアの法則の最も忠実な守護者は誰ですか? 10 年前、この質問に対する答えは、ゴードン ムーアによって共同設立されたインテルを除けば、他に誰がこの責任を負えるでしょうか。

1968 年の創業以来、インテルは「シュリンク」という言葉と切っても切れない関係にありました。最初の 40 年間、それは高い評価でした。米国のチップのパイオニア企業は約 2 年ごとに、以前の製品の半分のサイズの新しいトランジスタを導入し、より多くのチップをほぼ同じシリコン ウェーハに実装し、ほぼ同じ価格で利益を上げて販売できるようにしています。これにより、インテルはメモリ チップ市場で支配的な地位を獲得し、1980 年代に「メモリ」がコモディティ化されると、pc 革命の原動力となったマイクロプロセッサの市場を独占しました。

しかし 10 年が経過した現在、その答えはもはや唯一のものではなくなり、ムーアの法則を信じる人はますます少なくなり、インテルはもはやチップ業界の先駆者ではありません。2 回連続で悲惨な四半期財務報告を出したため、インテルの市場価値は以前よりも下落しました。 1 月には 2,100 億ドル以上が 840 億ドルにまで縮小し、工場や設備の価値をさらに下回りました。この会社の数十年にわたる歴史の中で、これほど困難な時期はなかったと言えるでしょう。

ここで、ムーアの法則を真に継承できるのは誰なのかという新たな疑問が生じます。

エヌビディア

nvidia は、intel の創設者が提唱したムーアの法則には常に反対していたようです。

2010 年の時点で、nvidia の主席科学者兼研究担当上級副社長であるビル・ダリー氏は、フォーブス誌のコラムでムーアの法則の終焉を強調し、並列コンピューティングは半導体業界の未来であると述べました。

同氏は、ムーアの法則によって予測された cpu の縮小はもはや存在しなくなり、cpu のパフォーマンスが 18 か月ごとに 2 倍になることはなくなったと考えています。これは、コンピューティング パフォーマンスの歴史的な成長に依存する多くの業界にとって深刻な脅威となります。

公的機関は、危険な気象現象を予測し、長期的な気候変動を分析するために、より多くのコンピューティング能力を必要としています。エネルギー会社は、既存の埋蔵量から石油とガスを安全に抽出する新しい方法を見つけるために、膨大な量の地震データと地質データを評価する必要があります。特定の細胞受容体に結合する薬剤分子を設計するために必要であり、臨床腫瘍医は、がんを診断して治療法を特定するために、より優れた、より高速な医療画像処理を必要としています。

同氏は、並列コンピュータの基本的な利点の 1 つは、プロセッサの数を 2 倍にすることで、多くのプログラムを従来の 2 倍の速度で実行できることであると述べました。シリアル cpu のトランジスタの数を 2 倍にしても、パフォーマンスの向上は非常に限られていますが、エネルギー消費は非常に高くなります。

さらに、グラフィックス プロセッシング ユニット (gpu) などの並列コンピューターにより、今日のエネルギーが制約された環境でもコンピューティング パフォーマンスの継続的なスケーリングが可能になります。 nvidia は 3 年ごとにトランジスタ (およびコア) の数を 4 倍に増やすことができます。各コアの実行速度をわずかに低下させて効率を向上させることで、nvidia は同じ総電力で 3 倍以上のパフォーマンスを実現できます。

簡単に言えば、intel に代表される cpu はもはやコンピューティングの未来ではなく、nvidia に代表される gpu が本当の未来である、という当時としては非常に斬新で興味深い視点でした。

それから何年も経ち、カリフォルニア州サンノゼで開催された 2018 gpu technology conference (gtc) で、nvidia ceo のジェンセン フアン氏は講演の際、再びムーアの法則を自身のやり方で否定しました。技術の極端な進歩により、次のように繰り返し強調しました。 gpu 彼は自分自身の法則に従っています。

「今、新しい法則が存在する。それは超加速の法則だ」と彼は言った。この法則は後に「黄の法則」と呼ばれるようになった。

gpu テクノロジーの進歩はどれくらいですか?huang 氏は基調講演の中で、nvidia の gpu は現在、5 年前に比べて 25 倍高速になっていると指摘しました。ムーアの法則に従うと、速度は 10 倍にしか増加しません。

次に、彼は別のベンチマークを使用して gpu パフォーマンスの向上を示しました。それは、alexnet のトレーニング時間です。 alexnet は、1,500 万枚の画像を使用してトレーニングされたニューラル ネットワークです。同氏によると、5 年前、このトレーニング プロセスは 2 枚の nvidia gtx 580 グラフィックス カードを使用して 6 日かかっていましたが、同社の最新ハードウェア dgx-2 を使用すると、現在は 500 倍速く、18 分しかかかりません。

huang renxun 氏は、gpu に独自の法則が必要な理由は、アーキテクチャ、相互接続、ストレージ テクノロジ、アルゴリズムなど、多くの側面での同時進歩の恩恵を受けるためであると明確に指摘しました。 「イノベーションはチップ内だけでなく、技術スタック全体にわたっています。」と彼は言いました。

2018年以来、ファン氏はムーアの法則が終わりに達したという自身の見解を繰り返しており、しばしばこの概念を「死んだ」と言及し、今年初めにwiredに次のように語った。 」

興味深いのは、huang renxun 氏が高く評価したこの法則は、従うべき具体的な数値を伴う法則でさえありませんでした。その後、2012 年 11 月から 2020 年 5 月までに、重要な ai コンピューティング分野における nvidia チップのパフォーマンスが 317 倍に向上し、毎年平均 2 倍以上向上したと述べています。open aiは、古典的な人工知能の画像認識テストに基づいて、パフォーマンスは約1年半ごとに2倍になると述べた。

全体として、huang の法則は、nvidia の宣伝において 2 年間で 2 倍になったムーアの法則よりも速いです。huang renxun 氏は、最近データセンターの将来の発展について議論した際にも、ムーアの法則は終わったとの見解を繰り返しました。今後 10 年間で、最新のデータセンターは開発が加速され、より高密度でエネルギー効率の高いものになると彼は信じています。従来の5年ごとの倍増率は終わり、期待される10年ごとの倍増率はますます困難になっています。

確かにムーアの法則は減速しましたが、ファンの法則がムーアの法則に取って代わることができるかどうかには、依然として大きな疑問符が付いています。

実際、nvidia のパフォーマンス向上のほとんどはノードの変換と密接に関連しています。nvidia は最近 2 回、ノード遷移なしでパフォーマンスを大幅に向上させました。1 回目は kepler から maxwell へ、2 回目は volta から turing へです。nvidia は同じノードから余分なパフォーマンスを引き出すことに長けていますが、nvidia の全体的なパフォーマンスにとって新しいプロセス ノードがいかに重要であるかもわかります。

実際、いわゆるフアンの法則は、かなりの程度までムーアの法則によって左右されます。トランジスタ密度の向上がなければ、これ以上強力な gpu パフォーマンスは得られません。トランジスタのスケーリングや、不明確なパフォーマンス向上の点でムーアの法則が問題になれば、ファンの法則も問題になり、ノード スイッチングの利点が減少するにつれて ai パフォーマンスの向上のペースは遅くなるでしょう。これが、huang renxun と nvidia が理由です。過去2年間、彼ら自身が自らの法律について言及することはほとんどなかった。

さらに、ムーアの法則は、トランジスタ密度の継続的な向上を表すだけでなく、より強力なチップをより低価格で入手できることがより重要です。簡単に言うと、同じ面積のウエハ上に同じ仕様のicを製造した場合、プロセス技術の進歩により、icの生産量はコストに換算すると1年半ごとに2倍になります。年間の半分のコストは 50% 削減でき、平均年間コストは 30% 以上削減できます。これが家電市場の継続的な繁栄の鍵の 1 つです。

では、nvidia の huang の法則はどうでしょうか?非営利研究団体 epoch は、gpu の価格/パフォーマンス (flops/$ で測定) が 2006 年から 2021 年の間に 2.5 年ごとに 2 倍になり、以前に予測された黄の法則よりもはるかに遅いことを発見しました。

epoch は、2006 年から 2021 年までにリリースされた 470 のグラフィックス プロセッシング ユニット (gpu) モデルのデータセットを使用して、1 ドルあたりの浮動小数点演算 (以下、1 ドルあたりの flop/s と呼びます) が約 2.5 年ごとに 2 倍になったことを発見しました。最上位の gpu では、どの時点でも改善が遅くなる (1 ドルあたりの flop/s が 2.95 年ごとに 2 倍になる) のに対し、改善は速いことがわかります (1 ドルあたりの flop/s が 2.07 年ごとに)。

この観点から見ると、ファンの法則は ai 業界にとっては良いニュースかもしれませんが、半導体業界全体に利益をもたらしたムーアの法則とは大きく異なります。nvidia はムーアの法則を継承した企業ではありません。

tsmc

偶然にも、nvidia 向けチップを製造している tsmc は、ムーアの法則の継続に大きな関心を示しています。

1998 年の時点で、tsmc の張忠蒙会長は、ムーアの法則は過去 30 年間非常に効果的であり、今後 10 ～ 15 年も適用されるはずであると述べ、半導体業界の特徴は「ある」と述べました。山も川もあるのに出口はない」 しかし、一つの真実はあるが、それは「暗い花と明るい花のある別の村」である。

2019年のhot chipsカンファレンスで、tsmcの研究担当副社長フィリップ・ウォン氏はスピーチの中で、ムーアの法則は今でも有効であるだけでなく、正しい技術的手段が使用されている限り、今後30年間も有効であると強調した。

同氏は出席者に対し、「死んでいません。速度が落ちているわけでも、病気でもありません」と語った。

ウォン氏によれば、ムーアの法則を維持する上で唯一重要な要素は密度を高めることです。同氏は、デナードのスケーリング則の終焉によりクロック速度が頭打ちになることを認めたものの、トランジスタ密度はパフォーマンスとエネルギー効率の向上につながるだろう。

ウォン氏によれば、同社がより多くのトランジスタをより小さなスペースに搭載し、エネルギー効率を改善し続けることができる限り、重要なのはそれだけだという。短期的には、cmosプロセス技術を改善してゲート長の短いトランジスタを製造するという従来の方法でこれが達成される可能性が高い。

そして長期的には、2d スケーリングの減速は密度の終わりを意味するものではありません。同氏は、デナードのスケーリング則が終焉した後でも、半導体製造においては密度が上昇傾向を維持する多くの革新があり、特に歪みシリコンおよびhigh-kメタルゲート技術の使用とそれに続く高誘電率ゲート技術の導入があったと指摘した。 finfet を使用した 3d 構造。

ウォン氏はまた、ムーアの法則を継続するためのパッケージングの重要性も強調しました。短期的には 2.5d パッケージングが信頼できますが (実際、すでに大規模に使用されています)、長期的には真の 3d パッケージングが重要です。テクノロジーはチップ密度の継続的な向上につながります。

フィリップ・ウォンでは、tsmc は何度もその主張を強調しました。ムーアの法則は象徴であり、ファウンドリとしてこの法律に完全に従う必要はありませんが、tsmc はこの法律が示す方向を追求してきました。

2024年7月にtechtechpotatoのian cutres氏とのインタビューで、tsmcのプロセス技術責任者であるkevin zhang博士は、全体の進捗が順調に進んでいる限り、ムーアの法則は気にしないと述べた。

ケビン・チャン氏は、「私の答えは簡単だ。気にしない。テクノロジーの拡大を推進し続ける限り、ムーアの法則がまだ存在していても気にしない。」と語った。

同氏は、「（観察者は）ムーアの法則を二次元のスケーリングに基づいて狭く定義してきたが、もはやそうではない」と述べ、「我々の業界におけるイノベーションの誇大宣伝を見ると、実際には、より多くの機能や機能を提供するためのさまざまな方法を模索し続けている」と語った。私たちは、より小さなフォームファクターに統合され、より高いパフォーマンスとより高いエネルギー効率を達成し続けるので、その観点から、ムーアの法則またはテクノロジーのスケーリングは続くと思います。」

プロセスノードの段階的な改善によるtsmcの成功について尋ねられたとき、同氏は、その進歩は決して簡単なものではないと明言した。 tsmcは、ファウンドリの5nmレベルから3nmレベルのプロセスノードへの移行により、世代ごとに30%以上のppa改善が実現し、今後も主要ノード間で小規模ではあるが継続的な改善を継続し、顧客が新たなプロセスノードのそれぞれからメリットを享受できるようにすると強調した。テクノロジーの生成。

tsmc と nvidia はムーアの法則に対して 2 つのまったく異なる態度をとっています。前者はムーアの法則を継続しようと全力で取り組んでいますが、後者は常にムーアの法則を否定しています。それで、誰が正しいのでしょうか？まず、ムーアの法則の最初の発明者が言ったことを見てみましょう。

インテル

上昇傾向にあるtsmcとは異なり、intelは確かに過去2年間で衰退傾向にあるが、ムーアの法則を継続することを決して諦めていないようだ。

インテルのゲルシンガー最高経営責任者（ceo）は、2021年にceoに就任して以来、ムーアの法則は「まだ健全」であると強調し、インテルは少なくとも2031年まではムーアの法則の速度を超え、「スーパームーアの法則」を推進できるとさえ述べた。 foveros 2.5d および 3d チップ パッケージング技術によってトランジスタの数が増えるのを待ちます。

2023年12月、mitでの講演中に、ムーアの法則の終焉の可能性について質問されたキッシンジャーは、「私たちはもはやムーアの法則の黄金時代ではない。今ははるかに困難になっているので、おそらくムーアの法則は毎年2倍になっているだろう」と述べた。もう3年も経っているので、間違いなく減速が見られます。」

キッシンジャー氏はまた、ムーアの法則は減速しているようだが、インテルは2030年までに1兆個のトランジスタを備えたチップを製造できるだろうとも強調した。現在、単一パッケージ内の最大のチップには約1000億個のトランジスタが搭載されている。同ceoは、新しいribbonfetトランジスタ、powervia電力供給、次世代プロセスノード、3dチップスタッキングという4つの要素がこれを可能にしたと述べた。彼は答えを次のように締めくくった。「我々は死んだと主張するすべての批評家にとって...周期表が使い果たされるまで、我々はまだ終わっていない。」

今年の computex taipei での intel の基調講演は、artificial intelligence resurrection の共同創設者である gordon moore 氏の最も有名な言葉の 1 つを繰り返して始まりました。至上主義であり、ムーアの法則の象徴の一つでもあります。

ゲルシンガー氏は講演の中で、10万個のトランジスタを搭載した16ビットマイクロプロセッサであるintel 80286が1981年に発表されたことを思い出し、現代のチップは10億個のトランジスタを搭載することを目指しており、その数は2020年までに10億個に達すると予想されていると強調した。 。

ゲルシンガー氏は、「ジェンスン・ファン氏が信じさせようとしていることに反して、ムーアの法則は依然として有効だ」と述べ、pcチップの大手プロバイダーとしてインテルがaiの普及において重要な役割を果たすだろうと強調した。

tsmc がムーアの法則の実現に全力を尽くしているだけだとすると、intel はそれに自分の財産と命を賭けているように思えます。

過去 2 四半期のインテルの業績は非常に悪く、一部のチップさえもファウンドリのために tsmc に引き渡されましたが、依然として当初のビジョンを放棄しておらず、このテクノロジーで何度も登場した 18a ノードを再度強調しました。ロードマップ。

技術的な詳細を確認しましょう。18a は、テクノロジー リーダーへの回帰を加速するインテルのロードマップで 5 番目にランク付けされた生産プロセスです。 intel 7 はすでに alder lake および raptor lake cpu に登場していますが、intel 4 は meteor lake チップの登場により昨年末に登場したばかりです。放棄された 20a は当初 arrow lake cpu シリーズで発売される予定でしたが、18a ノードは現在発売されています。 2025年に正式発売予定。

18a プロセス テクノロジを使用する製品の最初のバッチは、コード名で呼ばれるクライアント pc プロセッサ、panther lake および clearwater forest データセンター プロセッサになることがわかっています。さらに、intel の cpu (開発コード名 diamond rapids) もこのノードを使用します。外部顧客の中では、microsoft がプロセッサにこれを使用する計画を確認し、米国国防総省も自社のチップに使用する予定であり、intel は 2025 年半ばまでに社内製品と社外製品を含めて 8 つの 18a テープアウトを用意する予定です。

「私は会社全体が 18a に賭けている。」と gelsinger 氏は、すべてが intel の 18a プロセスにかかっているが、これは同社にとってこれまでで最大の賭けである、なぜならそれは intel の財務にも大きなプレッシャーを与えるからである、と語った。

実際、私たちはインテルが 18a ノードに支払った代償をすでに見てきました。四半期財務報告の内容の悪さ、株価の急落、そして nvidia は言うに及ばず、米国の歯磨き粉を製造するコルゲートでさえ、市場価値はインテルよりも高いのです。 。

多くの人の目には、インテルは今、鼻と目に傷を負ったボクサーであり、18aが最後に放つパンチである。

しかしありがたいことに、ムーアの法則の最初の保護者たちは今でもそれを否定するのではなく、継続したいと考えています。

最後に書きます

ムーアの法則の真の後継者は誰ですか？この質問に対する答えが短期的に得られる可能性はありません。また、nvidia、tsmc、intel の中で誰が適切であるかについても、すぐに答える方法はありません。

しかし確かなことは、インテルがメモリを断固として放棄し、マイクロプロセッサの道に専念したのと同じように、半導体業界が真に信じることができる唯一のものは、最後に笑うことができるということです。