Zen之父帮Intel重定义摩尔定律：10nm工艺实现50倍晶体管密度

科技快科技 2019-07-05 08:54

作为摩尔定律的提出者及捍卫者，Intel一直是不肯承认摩尔定律已死的，哪怕半导体行业很多公司及研究人员都认为摩尔定律已经失效了。有望给摩尔定律续命的可能是Jim Keller，他之前在AMD公司帮助设计了Zen架构，被人称为Zen架构之父，去年跳槽到了Intel公司。

美国连线杂志日前刊发了一篇名为《新的芯片魔法师计划让英特尔王者归来》的文章，采访了Intel芯片工程高级副总裁Jim Keller，介绍了他在Intel的的工作，其中一些就是他如何延续摩尔定律寿命周期的，也就是让硅基芯片不断保持微缩、提高性能的。

以下是文章的主要内容：

上周末，就在同性恋庆祝活动的同时，Intel在旧金山举行了一个略显书呆子气的技术沟通会。在长达5个小时的派对上，来自初创公司、风险投资公司和科技巨头的100个人参加了以半导体为主题的鸡尾酒会并详细解释了如何把沙子变成芯片。这个派对庆祝了芯片行业在过去50年的指数式升级如何推动技术和社会进步，也证明了这种进步并没有结束。

Jim Keller是半导体行业的摇滚巨星，去年加入英特尔担任芯片工程高级副总裁，也是此次活动的联合主持人。他说：“这种指数式升级会继续下去。摩尔定律不会止步。”英特尔前首席执行官戈登摩尔在54年前提出了这个定律，声称一个芯片上的晶体管数量会按照可预测的时间表翻番。

周日的活动旨在传达一个明确的信息：鼎鼎大名但又陷入困境的英特尔仍旧能够像过去半个世纪一样大幅提升计算力。Keller在芯片行业摸爬滚打多年，他创造的芯片已经帮助改变了苹果和特斯拉的发展轨迹。在Keller加入公司的时候，英特尔刚刚经历了艰难的十年，错过了移动芯片市场。这些口袋大小的移动设备侵蚀了PC的销量，而英特尔正是这个市场的霸主。

英特尔仍旧统治着驱动云计算的服务器芯片市场，但其最近两代芯片技术都被推迟。4月，公司宣布放弃为5G无线设备开发芯片，与下一波重大移动技术说拜拜，并且放弃了把英特尔调制解调器用于某些iPhone手机的交易。接下来的5月，英特尔告诉投资者，预计公司的利润率在未来两年会下降。

周日的活动并没有过多涉及这些问题，关注的重点是技术的历史和未来。英特尔员工站在显微镜旁边，而好奇的参会者可以通过这些显微镜看到细微的蚀刻电路，也就是现代晶体管，能够每秒切换电流开关数十亿次。

除了Keller，其它演讲者还包括英特尔首席架构师Raja Koduri以及首席技术官Mike Mayberry。Koduri曾说过，他去年帮助英特尔招募了Keller，他们在苹果公司工作时就认识了。

计算历史与英特尔和摩尔定律紧密相关。几十年以来，英特尔通过发明新材料、处理技术和设计而不断缩小晶体管，保持了摩尔定律中提到的倍增步伐。这个步伐最近有所减缓，而英特尔的未来和计算的未来似乎关系已经不再那么紧密。

英特尔在2015年全面推出的最新一代14nm制程实际上推迟了大约一年时间。下一代10nm制程也错过了原定计划。台积电已经出货了与这一代技术大体上相当的产品，包括iPhone中使用的芯片。

2016年，一份报告转而采用其他方式来定义进步，而该报告之前一直被认为是整个行业对保持摩尔定律的保证。分析师和媒体——甚至某些半导体公司的首席执行官——已经多次为摩尔定律撰写了讣告，预测摩尔定律已死。

Keller并不认同这种看法。他在周日说道：“这个谈话的标题是《摩尔定律仍旧有效，但如果你这么认为，那就太蠢了》。”他断言，英特尔可以保持摩尔定律并向科技公司提供更多计算力。他的观点部分地在于重新定义摩尔定律。

Keller说：“我并非拘泥于摩尔定律只与晶体管微缩有关。我感兴趣的是技术趋势以及相关的物理学和玄学。摩尔定律是数百万人共同的幻觉。”

Keller周日说，英特尔可以保持这种幻觉，但缩小晶体管只是如何保持的一部分。在常规方面，他强调英特尔在努力运用极紫外光刻（EUV），它可以蚀刻更小的晶体管，而基于纳米线的新一代晶体管设计预计在2020年代出现。

Keller还说，英特尔将需要尝试其它战术，例如垂直建造（也就是3D IC），堆叠晶体管或芯片。他声称，这种方法通过缩短芯片不同部分之间的距离而降低功耗。Keller说，通过使用纳米线和堆叠，他的团队已经找到了一个方法，让在英特尔10nm制程技术下实现密度高50倍的晶体管封装。他说，“这基本上已经证明有效。”

1月，英特尔展示了被称为Lakefield的全新芯片设计，其中堆叠了多个芯片，在特定空间内实现更高的计算力。英特尔还在转向乐高式芯片制造方法，重新组合被称为“小芯片”（chiplets）的模块以加快开发速度。

英特尔公司的Jim Keller说，“摩尔定律仍旧有效。”

这是否意味着更难取得进展，更加难以预测且更加昂贵？Keller以不同的方式描述未来：“更古怪，更酷。”

不管玄奥的冥想，Keller是一名严肃的技术领袖。他引领其它知名公司完成了重大技术模式转型。

2000年代在AMD公司，Keller为更强大的64位处理器时代共同制定了规范。他后来加入苹果公司，帮助设计了该公司的首批移动处理器。这个战略已经帮助苹果iPhone通过人脸解锁等功能而走在竞争对手的前面。在加入英特尔之前，Keller领导了特斯拉的内部芯片设计工作，以支持埃隆·马斯克在无人驾驶汽车领域的雄心壮志。

Bernstein的半导体分析师Stacy Rasgon说，Keller的过往成就表明他会对英特尔产生影响。他还说，英特尔面临可怕的麻烦——主要是去年离职的前首席执行官科再奇任期内积累的麻烦。Rasgon说：“Keller说的没错，可以取得惊人的成绩，但需要有一个商业案例。”后面这一点变得越来越棘手。

Rasgon说，台积电——为苹果和AMD（与英特尔的服务器芯片竞争）等客户制造芯片——等竞争对手已经表明他们在研发支出上更加敏捷和高效。英特尔已经收购了几个制造专用人工智能芯片的公司，但面临英伟达的竞争，后者的GPU已经成为人工智能的标准；谷歌和亚马逊也在设计自己的人工智能芯片，用于它们自己的数据中心。

Keller加入英特尔公司的时间不够长，还没有对公司如何应对这些挑战做出明显的贡献。研究、设计和制造新的芯片技术需要很多年。当被问及英特尔的产品在他的领导下会如何变化以及他对摩尔定律的解释时，他的回答很模糊。Keller说：“制造更快的计算机。这就是我想做的。”

Rasgon说，大概需要五年才能真正评估他的影响。“这需要时间。”

延伸阅读：Intel打造Foveros 3D封装：不同工艺、芯片共存

连线杂志的文章有些拗口，实际上Jim Keller所说的延续摩尔定律的方式就是Intel之前展示的3D封装Foveros技术，首次为CPU处理器引入3D堆叠设计，可以实现芯片上堆叠芯片，而且能整合不同工艺、结构、用途的芯片，相关产品将从2019年下半年开始陆续推出。