一位资深CPU架构师的观察

随着工艺技术的进步，性能和晶体管密度提升的潜力日益受到功耗和散热限制。尽管材料、互连和器件结构的创新仍然至关重要，但它们现在必须与架构 策略紧密结合，才能充分实现系统级效率。与此同时，人工智能计算需求的爆炸式增长已经超越了传统的扩展曲线，这加剧了架构和工艺技术在严格的功 耗和散热限制下实现前所未有的性能的压力。 本文重点阐述了微架构和工艺技术的协同设计如何应对不断增长的热密度、功耗挑战和性能需求，并敦促工艺研究人员在其扩展路线图中考虑架构的影 响。 引言 摩尔定律并未失效，但它正在经历深刻的变革。在原子级材料工程、导电金属层、三维晶体管层、背面供电、新型高密度三维封装等诸多领域的新研究推 动下，晶体管尺寸不断缩小，但传统的尺寸缩小优势正日益受到功率密度和散热限制的挑战。随着晶体管尺寸的缩小和三维结构的普及，集成度不断提 高，性能瓶颈也随之转移：如今的系统不再受限于晶体管的开关速度或数量，而是越来越依赖于其有效管理能量和散热的能力。 A. 更高的集成度会放大热密度。 热密度定义为单位面积的功率，而面积的快速缩小会放大热密度。更小的特征尺寸和更高的集成度虽然能够提升性能，但也会增加局部发热。Fred Pollac ...