Новые вычислительные технологии
Биполярные устройства, предложенные в конце 1940-х годов, были первыми транзисторами, изготовленными в начале эры электроники. Однако технология кремниевых КМОП, предложенная в 1960 году, получила развитие в последующие десятилетия и стала основной как для логических устройств, так и для устройств памяти. Тем не менее, в середине первого десятилетия нового века мы снова столкнулись с ограничениями по энергопотреблению, что привело к ограничению производительности. Решением этой проблемы, ставшим стандартом, стало использование параллельной обработки данных несколькими ядрами, что позволило сохранить вычислительную производительность при сохранении надежного управления питанием.
Однако итоговый показатель роста производительности был не таким высоким, как в предыдущих версиях (Рисунок 1).
Рисунок 1. Тренды роста микроэлектроники
Разработчикам систем стало ясно, что для повышения производительности больше невозможно искать общее решение для нескольких применений электроники, а необходимо разрабатывать альтернативные архитектуры, которые не были бы основаны на подходе Фон Неймана, предложенном в 1945 году для решения конкретных задач. Эти решения включают нейроморфные вычисления, приближенные вычисления, обратимые вычисления, вычисления в памяти и квантовые вычисления для некоторых специальных приложений.
SoC и SiP
За последние 15 лет индустрия электроники претерпела существенные изменения в связи с повсеместным внедрением мобильных телефонов и Wi-Fi-станций, а также благодаря успешной совместной работе производств и безфабричных производств. Сегодня концепция, дизайн и реализация любых конечных устройств не требует обращения к нескольким производителем интегральных схем, так как существует интеграция множества функциональных возможностей в одном чипе (система на чипе/SoC) или нескольких чипов в одном корпусе (система в пакете/SiP). Эти стратегии интеграции позволяют снизить стоимость и повысить эффективность по сравнению со сборкой многих компонентов на плате (PCB). Они также позволяют уменьшить размер функциональных узлов в устройствах с ограниченными размерами корпусов. Разработка гетерогенных монолитных интеграций (сборки из чипов на разных подложках и материалах) более сложна, чем SiP, и требует внедрения еще одного или двух поколений технологий. Для повышения производительности системы комбинация SoC и SiP может стать экономически эффективным решением. Системные интеграции, как правило, задают темп инноваций в электронной промышленности. Индустрия интегральных схем также помогла создать инновационные технологические блоки для других отраслей, которые ранее не существовали или находились в зачаточном состоянии. Такие функциональные возможности, как MEMS (микро электромеханические системы), дисплеи с плоскими панелями, датчики, были предоставлены производствами микросхем другим компаниям, что позволило развить область More than Moore (MtM – больше чем закон Мура), которая начала обсуждаться ITRS в 2006 году.