Das Gesetz der Quatsch
(Die Fortsetzung)

Das progressive Wesen des Gesetzes der Quatsch und seine enge Verbindung mit der Entwicklung der Halbleiterindustrie bemerken viele Fachkrдfte, einschlieЯlich das, wer in der am meisten unmittelbaren Weise die Entwicklung modern hardware- und der Software der Rechner beeinflusst. Davon zeugen zum Beispiel die Schlьsselvortrдge der Leiter der Gesellschaften Intel, die auf IDF Spring 2002, sowie den Aussprьche der fьhrenden Fachkrдfte der grцЯten Firmen vorgestellt sind, gebracht in den Demonstrationsvideowerbefilmen.

Ist wichtig, dass das Gesetz der Quatsch die Orientierungspunkte fьr die Entwicklung der ganzen Halbleiterindustrie feststellt. Er fing Regel fьr die Fachkrдfte und die Geschдftsleute, zulassend an, die potentiellen Mцglichkeiten der zukьnftigen, noch nicht erstellten Erzeugnisse sogar fьr die Fдlle der Abwesenheit der entsprechenden Technologien vorauszusagen.

Die Abb. 5. Die GrцЯe der Rechenmacht der Prozessoren

Wie bekannt, die Produktivitдt und die intellektuelle Macht der Prozessoren wдchst stдndig. Und, dass merkwьrdig ist, diese GrцЯe wirft sich dem Gesetz der Quatsch unter. Nicht selten trotz der Meinung der zahlreichen Kritiker.

Es ist hier passend, einige Tatsachen zu erinnern. In 1989 hat die Taktfrequenz des Prozessors dann der neuen und perspektivischen Architektur die GrцЯe die 25 MHz erreicht. Damals war es noch i486. Auf die Errungenschaft des Wertes wurden die 50 MHz drei ganze Jahre gefordert. In die gegenwдrtige Uhrzeit die Zunahme kцnnen die 25 MHz schon allen fьr eine Woche verwirklicht sein. Und durch fьnf Jahre wird solche Zunahme mцglich im Laufe des nur eines Tages. Es ist die auffallende Macht ekponentsial'nogo der GrцЯe, die fьr die Prozessoren entsprechend dem Gesetz den Quatsch schon drei Zehn der Jahre der ungestьmen Evolution der Prozessoren verwirklicht wird dies.

Bei der Analyse der Mцglichkeiten der modernen Technologien entsteht die Frage ьber die Laufzeiten des Gesetzes der Quatsch immer цfter. Wie die lange Computerchips evoljutsionirovat' nach eksponentsial'nomu dem Gesetz werden? Ob die Grenze den Ambitionen der Hersteller, die die Zahl der Transistoren in den integrierten Schaltkreisen bei der stдndigen Verkleinerung der Umfдnge der Elemente entsprechend der stдndigen Entwicklung der Technologien vergrцssern existiert?

Wirklich, in 80 Jahre trдumten die Fachkrдfte von der Technologie 1 mkm, und stritten ьber die Fristen der Errungenschaft und der Mцglichkeit der Ьberwindung dieser Grenze. Es waren die Skeptiker, wessen Argumente   sich auf die grundlegenden Gesetze Physik zum Beispiel auf den wachsenden Einfluss der Quanteneffekte bei der Verkleinerung der Umfдnge der Elemente, die in den Chips verwendet werden stьtzten. Aber es waren auch die Optimisten, die daran glaubten, dass die neuesten Technologien und der Architektur ihnen zu entscheiden alle Probleme zulassen werden. SchlieЯlich war die Grenze in 1 mkm erfolgreich ьberwunden, und in die 90. Jahre war die Grenze schon bis zu 0,1 mkm (100 nm) verschoben. Und es waren viele Streit wieder, es ist viel objektive Schwierigkeiten, es ist viel Arbeit. Im Ergebnis der gespannten Tдtigkeit Tausende Fachkrдfte ist das angegebene Niveau schon keine unьberwindliche Grenze. Davon zeugt das Demo von den Fachkrдften der Gesellschaft Intel der Chips, die erstellt sind, ьbrigens zum ersten Mal in die Zweige, nach den Technologien 0,09 mkm (90 nm). Und heute geht die Rede ьber die Ьberwindung der Barriere in 0,01 mkm (10 nm) schon .

Die Evolution der technologischen Prozesse

Daraufhin stellen sich viele Fachkrдfte immer цfter die Frage, wenn wegen der Verkleinerung der Umfдnge der Elemente die stдndig verschobene Grenze immerhin treten wird? Und wenn endlich das Gesetz der Quatsch aufhцren wird, zu gelten?

Patrik Gelsinger, betreuend, ьbrigens in die Gesellschaften Intel der Arbeit nach der Vervollkommnung der Technologien, im Vortrag auf IDF Spring 2002 hat auf die дhnlichen Fragen auf folgende Weise geantwortet. "Jemand sagt 10 Jahre, 15 Jahre. Ich verspreche Ihnen, dass bis jetzt ich auf die Rente wenigstens zwei mit der Hдlfte des Jahrzehntes nicht weggehen werde, das Gesetz wird der Quatsch existieren. Die Zukunft war fьr uns von solche klar niemals, wie es jetzt ist. Wir werden uns vorwдrts zusammen mit dem Gesetz der Quatsch, das mit der Entwicklung des Business und der Technologien verbunden ist bewegen. Und das Ende bis jetzt auЯer dem Feld der Sehkraft".

Je nach der Entwicklung der elektronischen und Computertechnologien wurde die Produktivitдt der Prozessoren stдndig erhцht. Auf diesem Pfad war eine Menge der objektiven Hindernisse wirklich, aber sie wurden von den Gelehrten und den Ingenieuren auf Kosten von der Bildung neu arhitektur und der Vervollkommnung der neuesten Technologien, die die Realisierung der sehr komplizierten Strukturen gewдhrleisten schrittweise ьberwunden.

Als das Beispiel kann man die Entwicklung der Prozessoren Pentium III und Pentium 4, erstellt nach den Technologien 0,13 mkm mit der Nutzung der inneren Strukturen, die auf den sehr hohen Frequenzen arbeiten bringen , deren Wert schon verhдltnismдЯig etwas gigagerts seit langem bildet. Besonders betrifft es die Prozessoren des Lineales Pentium 4, die aufgrund der Architektur NetBurst erstellt sind. Es ist Genьgend sich an das Demo der perspektivischen Modelle dieser Familie der Prozessoren mit den Taktfrequenzen 3 GGts und sogar 4 GGts zu erinnern. Einige Untersysteme dieser Prozessoren funktionieren auf den Frequenzen, deren Werte sich zu 10 GGts heute nдhern . Sondern auch diese sehr hohen Frequenzen veranlassen das begeisterte Zittern bei den Fachkrдften, die teragertsovyj den Transistor erstellten schon nicht. Die Transistoren dieses Typs werden eine Grundlage der neuen perspektivischen, hochproduktiven Prozessoren.

Die Abb. 6. Die Architektur traditionell und teragertsovogo des Transistors

Die GrцЯe der Arbeitsfrequenzen, die Erhцhung der Produktivitдt und des Problems teplovydelenija fordern die stдndige Vervollkommnung konstruktiva des Kцrpers (package). Auf den Wechsel FC-PGA haben die Hersteller Intel BBUL (Bumpless Build-Up Layer) erstellt. Neu konstruktiv lдsst zu, die Geschwindigkeit der Arbeit der Prozessoren in mehrmals zu erhцhen. Die Fachkrдfte bewerten diese GrцЯe ungefдhr in 5 Male. In konstruktive BBUL ist der Kristall, sich, statt wie ьblich auf die Oberflдchen des Kцrpers zu befinden, in den Kцrper geladen. Es hat zugelassen, die Kennziffern der Induktivitдt und der Kapazitдt, und insgesamt wesentlich, die Frequenz zu erhцhen, und, also und die Produktivitдt der Prozessoren zu verbessern.

Die Verдnderungen, haben auch das Regime der Stromversorgung wie bekannt betroffen. So  hat zum Beispiel, der Ьbergang von der Technologie der Prozessoren 0,18 mkm zu 0,13 mkm von den Produzenten der Mutterleiterplatten gefordert, die entsprechenden Korrektionen zur Architektur und dem Design der Mutterleiterplatten beizutragen. Es ist damit verbunden, dass fьr die Prozessoren Pentium III und Pentium 4, erstellt nach den Technologien 0,13 mkm, die Regler der Anstrengung, die die Spezifikationen VRM 8.5 befriedigen , die Verkleinerung die Betriebsspannung des Kernes mit der GrцЯe der Rechenbelastung, die die adдquate GrцЯe des Stromes des Konsums veranlasst verwirklichen.

AuЯerdem die Fachkrдfte Intel haben etwas grundlegender Errungenschaften auf dem Gebiet der Lithographie gemacht. Es betrifft das Programm EUVL — Extreme Ultraviolet Lithography. Die Produktion wird auf die zweite Hдlfte des Jahrzehntes geplant. Und, wie Patrik Gelsinger betont hat, es ist angenommen, die Technologie weiter, sogar nach Verlauf 2010 zu schieben.

Doch bewirkt die Erhцhung der Arbeitsfrequenzen und der Zahl der Transistoren der Prozessorchips noch ein auЯerordentlich wichtiges Problem. Ist es mit der GrцЯe des Energieverbrauchs verbunden, und, also und teploobrazovanija, was das Problem der Aufrechterhaltung der optimalen Regimes der Arbeit der hochproduktiven Prozessoren kompliziert.

In Anbetracht der Wichtigkeit des Problems teploobrazovanija der modernen und zukьnftigen Prozessoren ist zweckmдssig, die Wцrter Patrika Gelsingera zu bringen. 2002 er das angegebene Problem im Vortrag auf IDF Spring erlдutert hat das Folgende gesagt. "Wir sagen voraus, dass die folgenden 10 Jahre in erster Linie wir in solchem Parameter, wie die Macht (power) beschrдnkt sein werden. In 2010 planen wir den Prozessor mit der Frequenz 30 GGts, mit 10 Milliarden Transistoren, die Technologie 20 nm oder ist noch mehr weniger. Das alles wird die einfach verblьffende Schnelligkeit bringen. Aber es ist nцtig sich zu erinnern, dass wir uns von 1 Vt bis zu 10 Vt, dann von 10 bis zu 100 Vt sehr fliessend bewogen. Und uns auf die Pfade von 100 Vt bis zu 1000 Vt. Und fьr 1000 geht 10000. In ihm besteht eksponentsial'nyj die GrцЯe, die sowohl das Fьr als auch das Wider prдchtig arbeitet.

Die Abb. 7. Die Dichte der Energie in den Prozessoren Intel verschiedener Generationen

Es ist noch komplizierter, wenn solche Macht auf die sehr kleine Flдche fдllt, wenn es sich um die Dichte der Macht handelt. Einige Analogien, wenn Ende 80 Jahre es die einfach heisse Platte war, so ist es Mitte des kьnftigen Jahrzehntes der Kernreaktor, Ende es schon soplo die Raketen durchfьhrend, und ist es in der Perspektive die Oberflдche der Sonne. Es ist lдcherlich, doch werden die Menschen soplo die Raketen oder den Kernreaktoren in den tragbaren PC nicht tragen. Deshalb widmen wir die groЯe Aufmerksamkeit solchem wichtigen Parameter der zukьnftigen und schon modernen Transistoren, wie ihre Macht ".

Die Abb. 8. Die Einschдtzung der Dichte der Energie in den Prozessoren Intel verschiedener Generationen

Wie es aus den gebrachten Beispielen ist nцtig, fordert die Eroberung der neuen Grenzen der Produktivitдt die bedeutenden Bemьhungen. Doch es unterliegt keinem Zweifel, dass alle Probleme, die im Laufe der Entwicklung der neuen Erzeugnisse entstehen, erfolgreich entschieden sein werden. Zum Pfand dient die ungestьme Entwicklung der modernen Technologien und der Architektur der Computerchips. Es lдsst zu, nicht nur ьber die Beachtung des Gesetzes der Quatsch auf die nдchste Perspektive zum Beispiel fьr die Prozessoren, sondern auch ьber seine Erweiterung zu sagen: "Moore's Law is Expanding".

Abgefasst frьher wie die Voraussage der regelmдЯigen Doppelbildung der Transistoren dieses Gesetz erstreckt sich der Quatsch und auf andere Elemente der komplizierten elektrischen Schaltungen schrittweise, deren Tempo des Kompliziertwerdens den Prozessorchips nicht selten nicht ьberlдsst.

Daraufhin erscheinen die ganz neuen multifunktionalen Einrichtungen, die nicht nur die Transistoren aufnehmen, aber auch und die ganz neuen Strukturen, die bis in die letzte Zeit wegen des ungenьgenden Niveaus der Entwicklung frьher als verwendete Technologien unzugдnglich waren.

Als das Beispiel kann man zum Beispiel die logischen und optischen integrierten Schaltkreise, die Elemente der drahtlosen Verbindung, die Chips des operativen und nicht flьchtigen Gedдchtnisses der perspektivischen Technologien, die vielfдltigen Sensoren und die Umwandler, sowie aufgenommen in den Bestand der integrierten Schaltkreise die mechanischen Elemente und die Technologien bringen. Im Folgenden, mцglich, in diese Zahl werden die biologischen und flьssigen Strukturen beigefьgt sein. Zugunsten seiner zeugen zahlreich, und in letzter Zeit und die erfolgreichen Erfahrungen nach der Entwicklung der kombinierten Systeme.

Dank den angegebenen Elementen und den Technologien kцnnen die Gelehrten und die Ingenieure die Funktionalitдt der zukьnftigen Einrichtungen wesentlich ausdehnen. Wegen ihrer Perspektivitдt widmet die Gesellschaft Intel die groЯe Aufmerksamkeit der Entwicklung der entsprechenden Richtungen aktiv.

Zu ihrer Zahl verhalten sich die drahtlosen Technologien (wireless). Die Hersteller Intel nennen es "Radio Free Intel". Ein Ziel ihrer Arbeit sind die Versuche, den Rundfunk so billig und integriert zu machen, inwiefern es ьberhaupt mцglich ist. Dabei ist eine der Schlьsseltechnologien, die die Errungenschaft dieses Ziels gewдhrleisten, MEMS (Micro-Electro Mechanical System). Als die Grundlage wird das traditionelle Silizium verwendet. Berьcksichtigend, und seine mechanischen Eigenschaften mit den Mцglichkeiten der neuen Technologie der Lithographie vereinigend, kann man die groЯe Zahl der sehr interessanten multifunktionalen Einrichtungen erstellen. Die neuen Einrichtungen kцnnen in sich wie die mechanischen Elemente zum Beispiel die Elektromotoren, das Relais und die Umschaltern, als auch die elektronischen Elemente und die Radioketten, zulassend vereinen, die winzigen Radiosender und die Radioapparate zu erstellen. Die Technologie MEMS ermцglicht wesentlich, den Umfang und den Wert der passiven Komponenten (die Induktionsspulen, die Kondensatoren u.a. zu verringern) Des in die elektrische Kette notwendigen Rundfunks. Man muss bemerken, was es schon die fertigen Entwicklungen, die in Form von den Kieselchips gemacht sind, arbeitend auf den Frequenzen 10 GGts und mehr gibt.

Andere perspektivische Richtung ist Sensor Network. Die Entwicklung dieser Richtung lдsst zu, die Rechner und ihr Verbinden im Raum zu verbreiten. Nach der automatischen Analyse der Anordnung im Raum auch wird das gьnstigste Verbinden automatisch erstellt. Dabei ьbernimmt sich in die Aufmerksamkeit die Entfernung, den Energieverbrauch und andere Charakteristiken der Arbeit. Das Netz passt sich zu die mцgliche Verдnderung der Parameter selbst an, sich vollstдndig fьr die sehr kurze Uhrzeit dynamisch rekonfigurierend.

In der Qualitдt noch ein Richtungen der Entwicklung der perspektivischen Erzeugnisse ist nцtig es Optical networks (Silicon Photonics) zu nennen. Eine Grundlage der gegebenen Erzeugnisse sind die optischen Systeme, die in der Regel aus den Laser bestehen, der optischen Systeme, der Fotofilter, der faser-optischen Linien und der Bildemfдnger. Die Vereinigung der groЯen Zahl der Komponenten in eine einfache Einrichtung, die auf der kleinen Zahl der integrierten Schaltkreise aufgebaut ist, wird mцglich dank modernen Kiesel- und anderen Errungenschaften, die in Silicon Photonics verwendet werden.

Die Vorteile dieser Methode — die Einfachheit der Konstruktion, die Billigkeit, sowie, die leichte Anpassung, mцglich, sogar gelцscht.

Die Entwicklung der angegebenen Richtungen und die Freigabe wird schon in der allernдchsten Zeit zulassen, die Erzeugnisse, die ьber die einzigartigen Eigenschaften verfьgen zu erstellen. Das Ziel der Fachkrдfte, die sich mit der Entwicklung der neuen Technologien und die Erzeugnisse beschдftigen, — im maximalen MaЯ, ihr Potential entsprechend dem breit bekannten Gesetz der Quatsch zu цffnen.