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行业蜕变三部曲(二)

美光科技 | 2018 年 10 月

2018 年 10 月 5 日是美光成立 40 周年的纪念日。在庆祝这一重要里程碑之际,我们希望与大家分享我们对于行业蜕变的看法。希望大家喜欢此博客系列,通过阅读行业蜕变三步曲,与我们共同回顾内存的辉煌历程,以及我们在过去半个世纪中所经历的令人瞩目的基础性变革。

摩尔定律和登纳德缩放定律

 

毋庸置疑,摩尔定律对电子工业产生了深远影响。1965 年,戈登·摩尔 (Gordon E. Moore) 发表了一篇论文,提出了密集集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番的观点,这一预测在随后的半个世纪中得到了验证。半导体行业一直使用该定律来导长期规划和设定研发目标。

许多数字电子设备的功能都与摩尔定律密切相关:经过质量调整的微处理器价格、内存容量、传感器,甚至是数码相机中像素的数量和大小。所有这些方面均以基本相同的指数速度得到改进,极大地增强了数字电子技术在世界经济几乎每个领域的影响:使产品功能、性能和成本经常得到显著改善,并为许多不同的公司进入市场打开了大门。

什么是登纳德缩放定律?

 

登纳德缩放定律与摩尔定律有关,该定律声称每瓦性能以大致相同的速度呈指数级增长。登纳德缩放定律(也称为 OSFET 缩放定律)源于 IBM 研究员罗伯特·H·登纳德 (Robert H. Dennard) 于 1974 年与他人合著的一篇论文。登纳德缩放定律假设,随着晶体管尺寸的缩小,其功率密度保持不变,从而使芯片功率与芯片面积成正比。这使得 CPU 制造商可以逐代提高 CPU 的时钟频率,而不会显著增加整体电路功耗。

虽然摩尔定律已存在了 50 多年,但利用其优势却变得日益困难。与此同时,登纳德缩放定律似乎在 2005-2006 年间失效了。由于无法在相同的功率范围内运行,CPU 行业开始转向多核架构,这给内存技术带来了巨大挑战。随着一代代产品问世,每个内核的内存控制器数量不断减少,内存系统的负担不断加重。

即使登纳德缩放定律失效、摩尔定律放缓,客户的期望仍在不断增长。四十多年来,高科技产业的消费群体已习惯于一种常态,即产品性能与功能会持续提升。对此,内存行业不得不寻求新方法来提高系统性能,即探索和开发一种能以令人兴奋的新方式处理信息的架构。