Смерть закона Мура наконец-то начинает вонять

Уже более двух десятилетий мы слышим о смерти закона Мура . Это был принцип покойного соучредителя Intel Гордона Мура, который утверждал, что количество транзисторов в чипе будет удваиваться примерно каждые два года. В 2006 году сам Мур заявил, что это закончится в 2020-х годах. Профессор Массачусетского технологического института Чарльз Лейзерсон сказал, что все закончилось в 2016 году . Генеральный директор Nvidia объявил о ее прекращении в 2022 году. Несколько дней спустя генеральный директор Intel заявил обратное.

Нет никаких сомнений в том, что концепция закона Мура — или, скорее, наблюдение, чтобы мы не относились к этому как к какому-то закону физики — привела к невероятным инновациям среди процессоров для настольных ПК . Но смерть закона Мура — это не момент времени. Это медленный и неприятный процесс, и мы наконец-то видим, как это выглядит на практике.

Креативные решения

У нас есть два совершенно новых поколения от AMD и Intel, ни одно из которых не появилось сразу. Как вы можете прочитать в моем обзоре Core Ultra 9 285K , последняя попытка Intel демонстрирует множество впечатляющих результатов благодаря своему радикально новому дизайну, но она все еще не выдерживает конкуренции. А Ryzen 9 9950X , хотя и является явным обновлением своих аналогов на Zen 4, не обеспечивает тех улучшений поколений, к которым мы привыкли.

Подумайте вот о чем: в Cinebench R23 скачок многоядерности с Ryzen 9 5950X на Ryzen 9 7950X составил 36%. Между Ryzen 9 7950X и Ryzen 9 9950X? 15%. Это менее половины улучшения за одно поколение. В Handbrake Ryzen 9 7950X ускорил транскодирование на 34% по сравнению с Ryzen 9 5950X. С Ryzen 9 9950X улучшение сократилось всего до 13%.

Это не просто одно странное поколение. Глядя на одноядерную производительность Core i9-101900K и Core i9-12900K , Intel продемонстрировала улучшение на 54%. Даже сравнивая Core i9-12900K, которому на данный момент три поколения, с новейшим Core Ultra 9 285K, мы видим улучшение всего на 20%. Хуже того, новая серия Core Ultra от Intel показывает странно высокие результаты в Cinebench, и если вы перейдете к другим приложениям, вы действительно сможете увидеть некоторую регрессию по сравнению с поколением или двумя назад.

Даже всего за несколько лет темпы улучшения производительности значительно замедлились. Закон Мура не говорит напрямую об улучшении производительности — он просто касается количества транзисторов на кристалле. Но это имеет явные последствия для производительности. Использование большего количества транзисторов для решения этой проблемы уже непрактично, как это было раньше — читайте о смерти масштабирования Деннарда, если хотите узнать больше, почему это так.

AMD и Intel, возможно, не говорят об этом публично, но обе компании ясно видят, что написано на стенах. Вероятно, именно поэтому Intel в первую очередь перешла на гибридную архитектуру и провела радикальный редизайн своих процессоров Arrow Lake. А со стороны AMD не секрет, что 3D V-Cache стал определяющей технологией для процессоров компании, и это очевидный способ обойти узкое место закона Мура. Большая часть транзисторов на любом кристалле ЦП предназначена для кэша — где-то в диапазоне от 40% до 70% — и AMD буквально накладывает сверху больше кэша, который не может поместиться на кристалле.

Функция пространства

При рассмотрении закона Мура и масштабирования Деннарда следует учитывать один важный фактор — пространство. Конечно, вы можете построить массивный чип с кучей транзисторов, но сколько энергии он будет потреблять? Сможет ли он оставаться при разумной температуре? Будет ли вообще практично размещать сервер на ПК или на предприятии? Вы не можете отделить количество транзисторов от размера кристалла.

Мне вспоминается разговор с Крисом Холлом из AMD, в котором мы сказали мне: «Нам всем долгое время нравился закон Мура, но это как-то сошло на нет. А сейчас каждый квадратный миллиметр кремния очень дорог, и мы не можем позволить себе дальнейшее удвоение. Мы можем, мы можем создавать эти чипы, мы знаем, как их создавать, но они становятся дороже».

Я здесь не для того, чтобы защищать безумную ценовую стратегию Nvidia, но , как сообщается, компания увидела более высокие цены у TSMC на графические процессоры серии RTX 40, чем у Samsung с графическими процессорами серии RTX 30. И RTX 4090 обеспечивает более чем вдвое большее количество транзисторов, чем RTX 3090, при очень похожем размере кристалла. Если чипы соблюдают закон Мура, я не уверен, что нам, потребителям, понравится результат, когда придет время модернизировать ПК.

Это не говоря уже о других проблемах, с которыми столкнулась такая карта, как RTX 4090, — высокие требования к питанию, безумный размер кулера и плавящийся разъем питания . Не все эти проблемы являются результатом удвоения количества транзисторов, даже близко, но это играет роль. Чипы большего размера для большего количества транзисторов, большего нагревания и, как правило, более высокой стоимости, особенно с учетом того, что стоимость кремния продолжает расти.

Ярлык

Закон Мура мертв, оборудование для ПК становится все дороже, и все становится отстой — я не хочу оставлять это так. С каждым годом будет появляться все больше способов повышения производительности, которые не будут зависеть только от большего количества транзисторов на кристалле того же размера. То, как мы добираемся до этого сейчас, просто другое. Я говорю об ИИ.

Подождите, не закрывайте статью. Технологические компании в восторге от искусственного интеллекта, потому что он приносит много денег — какой бы циничной ни была эта точка зрения, именно так работают корпорации с оборотом в триллион долларов, такие как Microsoft и Nvidia. Но ИИ также представляет собой способ создать новую форму вычислений. Я говорю не о множестве ИИ-помощников и галлюцинаторных чат-ботах, а о применении машинного обучения к проблеме, чтобы приблизиться к результатам, которые мы раньше получали с помощью чисто кремниевых инноваций.

Посмотрите ДЛСС . Идея использования масштабирования для поддержания определенного уровня производительности является спорной, и об отдельных играх приходится говорить очень тонко. Но DLSS обеспечивает более высокую производительность без существенного улучшения аппаратного обеспечения. Добавьте к этому генерацию кадров, которую мы теперь видим с помощью DLSS, FSR и сторонних инструментов, таких как масштабирование без потерь , и вы получите множество пикселей, которые никогда не обрабатываются вашей видеокартой.

Менее противоречивая точка зрения — Ray Reconstruction от Nvidia . Ни для кого не секрет, что трассировка лучей требует больших затрат, и частью решения этой потребности в оборудовании является процесс шумоподавления — ограничение количества лучей с последующей очисткой полученного изображения с помощью шумоподавления. Ray Reconstruction дает результат, для которого потребуется гораздо больше лучей и гораздо более мощное оборудование, и делает это без какого-либо ограничения производительности — и опять же, за счет машинного обучения.

На самом деле не имеет значения, мертв закон Мура или жив и здоров — если такие компании, как AMD, Intel и Nvidia, хотят остаться на плаву, им придется постоянно думать о решениях для удовлетворения растущих требований к производительности. Инновации в аппаратном обеспечении ПК еще далеко не умерли, но они могут начать выглядеть немного по-другому.