Förr var det normalt att en ny tillverkningsteknik med dubblerad transistortäthet och lägre kostnader, högre klockfrekvenser och lägre spänning släpptes vartannat år. Det här är en utveckling som successivt avtagit i lite mer än ett decennium, vilket gör det allt svårare att ta fram bättre och mer högpresterande kretsar.
Under en konferens för högpresterande datacenter (High Performance Computing) talar Forrest Norrod, AMD:s chef för datacenter och inbyggda lösningar, om utmaningarna halvledarindustrin står inför. Den första har att göra med prestanda, där han konstaterar att frekvensskalningen sedan länge avstannat.
På konsumentsidan har Intel börjat leverera enstaka modeller med frekvenser närmare och upp till 5,0 GHz, men då endast med ett fåtal kärnor med skenande strömförbrukning som resultat. Inom servrar och datacenter där många kärnor är vardag berättar Norrod att frekvenserna nått en topp kring omkring 3–4 GHz och att de framöver kan komma att ta smärre kliv bakåt.
Samma trend börjar även märkas på transistorkrympningar, men hittills är det en fortsatt strid ström av nya och mer transistortäta tillverkningstekniker. Här är istället problemet att tillverkningsteknikerna blir allt dyrare och att vissa delar inte går att krympa lika mycket som andra.
När Norrod spår om framtiden och nästa steg tror han att det dröjer åtminstone 7–10 år innan andra material, såsom grafen, ersätter kisel. På kort sikt ser han att kisel har mer att ge ytterligare två generationer, där steget efter 7 nanometer är 5 nanometer och den andra generation han talar om är 3 nanometer.
I think there's a clear path on using traditional silicon to about 3 nanometer geometry. So another couple of process nodes. Which we'll get to in about, probably about 5 to 6 years. I think after that it gets a little bit more, it gets a little fuzzier. Obviously we got the dice rolling on quantum off to the side. I am sure that quantum will mature in 10 to 100 years. It's not 10, it's probably more like 20 or 30. So I think we're stuck on silicon here for about, at least the next 7 to 10 years. And I don't believe anyone who tried to predict any longer than that sum.
Efter att 3 nanometer lanserats om omkring 5–6 år tror Norrod att det blir mer oklart för åren som följer. Närmast till hands ligger en efterträdare till kisel, medan kvantdatorer fortfarande är i sin linda. Han ser det dock bara som en tidsfråga innan tekniken mognar, men att det ligger 20–30 år bort i tiden.
Istället för att förlita sig helt på nya tillverkningstekniker för att få fram bättre och mer högpresterande produkter ser Norrod andra lösningar som vägen framåt. Inte helt oväntat lyfter han AMD:s kommande Epyc-processorer som ett exempel, där åtta beräkningskretsar på 7 nanometer kopplas samman genom en stor krets med minneskontroller och annan input/output (I/O) på 14 nanometer.
Steget efter detta blir så kallade 3D-kretsar, där kretsar tillverkade på olika tekniker staplas ovanpå varandra. Det här är någonting Intel avser släppa senare under året med Lakefield, där själva beräkningsdelen (CPU och GPU) tillverkas på 10 nanometer.
En energioptimerad variant av 22 nanometer huserar minneskontroller, I/O och cacheminne som inte alltid skalar bra och rentutav kan fungera bättre på en större nod. Ovanpå detta ska Intel stapla DRAM-kretsar.
