IC Insights:電晶體數量仍依循摩爾定律軌跡前進

電晶體數量仍依循摩爾定律軌跡前進  (圖片:AFP)
電晶體數量仍依循摩爾定律軌跡前進 (圖片:AFP)

據《IC Insights》2020 版的 McClean 報告,電晶體數量是集成電路 (IC) 複雜性的最常見測量指標,有時可以概括地描述每個新一代 IC 所實現的原始運算能力的指數成長,報告指出,目前電晶體數量依然遵照摩爾定律發展,該定律指出,電晶體數量大約每 18 個月增加一倍。

過去 50 年,DRAM、微處理器等電晶體數量遵循摩爾定律 (圖片:IC Insights)
過去 50 年,DRAM、微處理器等電晶體數量遵循摩爾定律 (圖片:IC Insights)

在過去的 10 到 15 年中,諸如功耗和與空間限制等相關挑戰已使某些 IC 產品的晶體管成長率下跌。例如,在 2000 年代初期,DRAM 電晶體數量以每年平均約 45% 的速度成長,但到 2016,其數量卻減慢至約 20%。三星電子在該年度開始生產單晶片 16Gb DRAM。

2012 年左右,快閃記憶體密度的年成長率保持在每年 55-60%,但此後則維持在每年 30-35%。在 2020 年 1 月,傳統的 2D NAND 快閃記憶體,可用的單個芯片的最高密度為 128Gb。96 層堆棧的 3D NAND 晶片的最大密度為 1.33Tb。報告中預期,四層存儲單元 (QLC) 與新的 96 層技術結合,將使 3D NAND 在 2020 年達到 1.5Tb 密度。

截至 2010 年,英特爾 (INTC-US)PC 微處理器 (MPU) 的電晶體數量每年以大約 40% 的速度增長,但是在隨後的幾年中,此速度下降了一半。英特爾伺服器 MPU 的電晶體數量漲幅則 2000 年代中期至後期暫歇,但隨後又以每年約 25% 的速度開始成長。

自 2013 年以來,用於 iPhone 和 iPad 的蘋果 (AAPL-US) A 系列應用處理器的電晶體數量以每年 43% 的速度成長。該比率包括最新的 A13 處理器中的 85 億個電晶體。預計在 2020 年上半年,蘋果將推出搭載新 A13X 處理器的 iPad Pro。

Nvidia(NVDA-US) 的高階 GPU 電晶體數量非常多。與微處理器不同,GPU 及其高度並行的結構不包含大量的記憶體緩存。Nvidia 的一些最新 GPU 是專門為 AI 和機器學習設計的神經處理單元 (NPU)。

IC 產業克服技術壁壘並持續創新的強大動力可能永遠無法被低估,不過關於 IC 晶片的設計和製造的確正發生一些非常戲劇性的變化。儘管阻礙新一代技術產品發展的某些障礙看起來更像是高牆而不僅是障礙,但摩爾定律依然存在於整個 IC 產​​業之中。


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