--- Bài mới hơn ---
Áp Dụng Định Luật Coulomb
Định Luật Kepler Về Chuyển Động Của Hành Tinh
Bộ Dụng Cụ Thực Hành Định Luật Acsimet Đo Lực Đẩy Của Nước, Dụng Cụ Thực Nghiệm Vật Lý
Định Luật Avogadro (Chỉ Áp Dụng Cho Chất Khí Hay Hơi)
Vận Dụng Định Luật Bernoulli Để Phòng Tránh Tai Nạn Khi Tham Gia Giao Thông – Trường Đại Học Phòng Cháy Chữa Cháy
Trong quá trình phát triển các bộ vi xử lý (linh hồn của máy tính, điện thọai và các thiết bị điện tử), định luật Moore thường được sử dụng để đánh giá tốc độ phát triển của công nghệ (kích thước tới hạn của linh kiện, mật độ linh kiện trên một đơn vị diện tích, tốc độ của các bộ vi xử lý…). Định luật Moore gắn liền với thời kì hoàng kim của công nghệ vi điện tử, của bán dẫn Silic. Khi kích thước tới hạn của công nghệ giảm dần tới kích thước tới hạn của vật lý (kích thước nguyên tử, phân tử), một câu hỏi đặt ra là liệu định luật Moore có còn nghiệm đúng nữa không, liệu các tiến bộ trong công nghệ nano, trong lĩnh vực vật liệu điện tử có đảm bảo cho sự ra đời của các bộ vi xử lý tốc độ ngày càng cao hơn không. Hãy đến Bách Khoa học Vật lý kỹ thuật để tham gia vào việc chế tạo các bộ vi xử lý thế hệ mới.
Định luật Moore là gì?
Gordon Moore, đồng sáng lập công ty Bán dẫn Fairchild, đồng thời là Giám đốc điều hành của Intel tại thời điểm đó, đã xuất bản một bài báo vào năm 1965 cho thấy số lượng bóng bán dẫn (tranzito) có trong các mạch tích hợp tăng gấp đôi mỗi năm. Tốc độ tăng số lượng tranzito trong mạch tích hợp được dự đoán sẽ kéo dài đến năm 1975. Vào năm 1975, ông đã sửa đổi dự báo của mình, ông dự đoán số lượng tranzitor trong mạch tích hợp sẽ tăng gấp đôi cứ sau hai năm.
“Mật độ bóng bán dẫn lớn hơn không nhất thiết phải dẫn đến hiệu suất và tốc độ cao hơn.”
Định luật Moore tiếp tục nghiệm đúng nhờ vào sự phát triển của công nghệ vi điện tử và công nghệ bán dẫn. Nói cách khác, các tranzito bên trong chip được chế tạo ở kích thước ngày càng nhỏ hơn. Công nghệ sản xuất đã phát triển từ kích thước 6µm vào năm 1976 đến kích thước 7 nm vào năm 2022, công nghệ này đã làm giảm kích thước của chip đi 850 lần
Một yếu tố quan trọng đóng góp vào sự thành công của định luật Moore là lý thuyết về kích thước Dennard. Dựa vào một bài báo năm 1974 công bố cùng với Robert Dennard, điều này dự đoán rằng nếu các tranzito tiếp tục giảm, hiệu suất trên mỗi watt tiêu thụ sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng. Đây là lý do tại sao bộ xử lý nhỏ hơn có hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, các quan sát cho thấy tốc độ này bắt đầu chậm lại từ những năm 2000. Mặc dù các linh kiện ngày càng nhỏ hơn nhưng mức tăng hiệu suất sử dụng năng lượng không tăng tương ứng với kì vọng do các giới hạn của vật lý.
Định luật Moore đã nghiệm đúng với sự phát triển của công nghệ vi điện tử trong suốt thời kì hoàng kim của công nghệ bán dẫn Si (1970 – 2000). Tốc độ giảm kích thước tới hạn trong các con chip từ 14nm xuống còn 10nm và hơn thế nữa , trong thời gian gần đây, thường được so sánh với các dự đoán của Moore để đánh giá liệu tiến bộ công nghệ có bị chậm lại hay không. Kể từ khoảng năm 2010, đã có rất nhiều dự đoán về sự kết thúc của Luật Moore. Tuy nhiên, liệu các dự đoán có đúng và liệu định luật Moore đã hết ứng nghiệm.
Định luật Moore và Smart phone (Điện thoại thông minh)
Ảnh chụp một con chip của điện thoại thông minh (Credit: David Imel / Android Authority)Ảnh chụp một con chip (Bộ vi xử lý) của hãng Kirin
Số lượng tranzito trong một bộ vi xử lý (Counting transistors)
Không phải mọi nhà sản xuất chip đều công bố số lượng bóng bán dẫn bên trong bộ xử lý của mình, vì nó là một thống kê khá vô nghĩa. May mắn thay, cả Apple và Công ty Huawei HiSilicon đều đưa ra con số gần đúng vè số lượng tranzito/chip trong các sản phẩm gần đây của họ.
Đầu tiên nhìn vào số lượng bóng bán dẫn bên trong các hệ thống vi mạch hiện đại.Trong năm 2022, chip Kirin 950 (Huawei) có khoảng 3 tỷ tranzito. Vào năm 2022, chip Kirin 970 có 5,5 tỷ – tăng gần gấp đôi chỉ sau hai năm, và đến năm 2022 đã đạt tới khoảng 10 tỷ tranzito trong chip Kirin 990. Như vậy, chỉ thiếu vài phần trăm là số lượng tranzito có trong chíp tăng đúng gấp đôi sau hai năm – Moore vẫn đúng ở đây.
Vào năm 2022, Giám đốc điều hành Intel – Brian Krzanich- đã lưu ý rằng việc tăng gấp đôi số lượng bóng bán dẫn của nó mất gần hai năm rưỡi. Có vẻ như ngành công nghiệp di động có thể nhanh hơn một chút so với điều đó, với hơn thời gian chỉ gần hai năm.
Tuy nhiên, khi tính toán mật độ bóng bán dẫn trên một milimet vuông, các hệ thống vi mạch trên điện thoại thông minh thực sự đang làm rất tốt việc bám sát dự đoán của Moore. Từ năm 2022 đến 2022, Huawei đã tăng gần gấp ba số lượng bóng bán dẫn trên mỗi milimet vuông từ 34 đến 93 triệu. Điều này là nhờ bước nhảy từ công nghệ 16nm lên 7nm. Tương tự, chip Kirin 990 mới nhất có 111 triệu bóng bán dẫn trên mỗi mm², gần như gấp đôi chính xác 56 triệu mỗi mm² trong năm 2022 với chip Kirin 970 – công nghệ 10nm. Nó cũng giống như câu chuyện về sự tiến triển mật độ của Apple trong những năm qua.
“Định luật Moore vẫn được áp dụng, nhưng nó bắt đầu lạc nhịp.”
Như vậy định luật Moore vẫn nghiệm đúng với công nghệ chip điện thoại thông minh. Thật đáng ngạc nhiên khi một dự đoán về công nghệ từ năm 1975 tiếp tục nghiệm đúng cho tới năm 2022. Việc chuyển sang công nghệ 5 nm dự kiến vào cuối năm 2022 đầu năm 2022, vì vậy chúng ta sẽ tiếp tục chứng kiến sự cải thiện mật độ bóng bán dẫn trong năm tới. Tuy nhiên, các nhà sản xuất chip có thể thấy khó khăn hơn khi chuyển sang công nghệ 3 nm và nhỏ hơn nữa vào giữa và cuối thập kỷ này. Điều này có thể khiến định luật Moore không còn đúng vào năm 2030.
Hiệu suất thì sao?
Hiệu năng hệ thống tổng thể, được đánh giá từ Antutu, cho thấy hiệu suất cao nhất tăng gấp đôi giữa năm 2022 và 2022 và tăng gần gấp đôi giữa năm 2022 và 2022. Kết quả hệ điều hành Basemark chỉ ra một xu hướng rất giống nhau trên các chipset tốt nhất của các hãng.
Nhìn gần hơn vào CPU, có một bước nhảy nhất định về hiệu suất lõi đơn trong năm 2022 và 2022, nhờ việc áp dụng bộ xử lý Arm Cortex-A nhanh hơn và các nút xử lý nhỏ hơn. Luật Moore dường như giữ vững ở đây. GPU cũng cho kết quả tương tự là hiệu năng tăng gấp đôi từ năm 2022 đến 2022. Các mô hình 2022 đến 2022 một lần nữa chứng kiến những cải tiến đều tăng gấp đôi.
Đã có những hoài nghi về rằng hiệu suất ko còn tăng gấp đôi sau hai năm nữa, nhưng vẫn còn quá sớm để nói trước điều gì, chúng ta cần nhiều dữ kiện và thời gian trong hơn để xác nhận việc chậm lại trong việc tăng hiệu suất.
Tất cả các tranzito này để làm gì?
Kiểm tra hiệu năng của CPU và GPU khi hoạt động độc lập là một cách đánh giá hiệu quả các chipset sử dụng số lượng bóng bán dẫn ngày càng tăng của chúng. Bộ vi xử lý của điện thoại thông minh là những cấu trúc ngày càng phức tạp, nó bao gồm các modem không dây, bộ xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP) và bộ xử lý học máy, và nhiều thành phần khác.
Trong vài năm qua, chất lượng xử lý hình ảnh đã được cải thiện rất nhiều, với số lượng cảm biến ngày càng tăng cũng được hỗ trợ. Đòi hỏi ISP ngày một mạnh hơn và lớn hơn. Chips cũng có tốc độ 4G LTE tích hợp nhanh hơn và một số cung cấp hỗ trợ 5G tích hợp. Không quên cải tiến cho Bluetooth và Wi-Fi, cũng chiếm không gian silicon. Máy học hoặc bộ xử lý AI cũng đang phát triển mạnh mẽ và phổ biến cho mọi thứ, từ bảo mật nhận dạng khuôn mặt đến chụp ảnh tính toán.
Chip điện thoại thông minh mạnh hơn, đầy đủ tính năng và được tích hợp dày đặc hơn bao giờ hết. Thực tế rằng định luật Moore vẫn còn nghiệm đúng và sẽ còn được sử dụng để đánh giá sự phát triển của điện thoại thông minh. Ít nhất là bây giờ.
Màu xanh – SoCs cho điện thoại di động của Hãng Apple
Màu vàng – SoCs cho điện thoại di động của Hãng Kirin
(SoC: System on a chip – Hệ thống trên một vi mạch)
Định luật Moore vs. chipset của điện thoại thông minh (https://infogram.com/1py171xkwy0vmga3w77x2q73mkfyzrww3gn)
Xanh: Sản phẩm có cấu hình cao nhất;
Vàng – Sản phẩm có cấu hình trung cấp;
Đỏ – Sản phẩm có lợi thế về giá nhất;
Hiệu suất hoạt động chuẩn của các Android SoC khác nhau thay đổi theo từng năm.
(https://infogram.com/1px2kz7dnzrr60uq0pqd6ql976cnpr57n3z)
Bài viết gốc: https://www.androidauthority.com/moores-law-smartphones-1088760/
Người dịch: Hoàng Tiến Anh (KTHN-K64), Phan Ánh (VLKT-K63)
Bình chọn
--- Bài cũ hơn ---
Hướng Dẫn Cách Sử Dụng Luật Hấp Dẫn Không Phải Ai Cũng Biết
Xâm Phạm Quyền Sở Hữu Công Nghiệp
Chủ Sở Hữu Và Nội Dung Quyền Sở Hữu Công Nghiệp
Sáng Mãi Đạo Lý “Uống Nước Nhớ Nguồn”
Phát Triển Bền Vững Là Gì? Tiêu Chí Của Phát Triển Bền Vững