Intel: i chip dovranno sacrificare i guadagni di velocità per il risparmio energetico

Spostati, silicio.

Intel, il più grande produttore di chip al mondo, si prepara ad abbracciare alternative alla tecnologia che sostiene l'informatica da oltre 50 anni. William Holt, che guida il gruppo di produzione e tecnologia dell'azienda, ha affermato questa settimana che affinché i chip continuino a migliorare, Intel dovrà presto iniziare a utilizzare tecnologie fondamentalmente nuove.

Holt ha affermato che Intel non sa ancora quale nuova tecnologia di chip adotterà, anche se dovrà entrare in servizio tra quattro o cinque anni. Ha indicato due possibili candidati: dispositivi noti come transistor a tunnel e una tecnologia chiamata spintronica. Entrambi richiederebbero grandi cambiamenti nel modo in cui i chip sono progettati e fabbricati e sarebbero probabilmente usati insieme ai transistor al silicio.

Tuttavia, le nuove tecnologie citate da Holt non offriranno vantaggi in termini di velocità rispetto ai transistor al silicio, suggerendo che i chip potrebbero smettere di diventare più veloci al ritmo a cui l'industria tecnologica è stata abituata. Le nuove tecnologie, tuttavia, migliorerebbero l'efficienza energetica dei chip, qualcosa di importante per molti usi principali dell'informatica oggi, come il cloud computing, i dispositivi mobili e la robotica.

Vedremo grandi transizioni, ha detto Holt, parlando alla International Solid State Circuits Conference di San Francisco. La nuova tecnologia sarà fondamentalmente diversa.

Un processore Intel.

L'industria dei chip è stata per decenni governata dalla legge di Moore, formulata dal cofondatore di Intel Gordon Moore nel 1965, che è diventata l'abbreviazione di un continuo e rapido progresso nelle capacità dei computer. Moore ha proposto che le aziende dovrebbero raddoppiare il numero di transistor su una determinata area di un chip ogni due anni per continuare a produrre chip con prestazioni migliori senza costi fuori controllo. Intel e altri hanno prodotto processori con un numero sempre maggiore di transistor al silicio sempre più piccoli ed economici per mantenere viva questa previsione. Allo stesso tempo, i transistor sono diventati molto più efficienti dal punto di vista energetico. Insieme, queste tendenze hanno consentito lo sviluppo di supercomputer e laptop, smartphone e auto a guida autonoma.

Holt ha affermato che continueranno a durare per altre due generazioni, solo quattro o cinque anni, quando i transistor al silicio avranno una dimensione di soli sette nanometri.

Una delle due tecnologie menzionate da Holt che potrebbe colmare questa lacuna, transistor a tunnel , sembra lontano dalla commercializzazione, sebbene DARPA e il consorzio industriale Semiconductor Research Corporation stanno finanziando la ricerca sui dispositivi. Sfruttano le proprietà quantomeccaniche degli elettroni che danneggiano le prestazioni dei transistor convenzionali e che sono diventate più problematiche man mano che i transistor sono diventati più piccoli.

I circuiti di un processore Intel.

I dispositivi spintronici sono più vicini alla produzione commerciale e potrebbero persino arrivare sul mercato il prossimo anno. Rappresentano bit digitali passando da due diversi stati codificati in una proprietà quantomeccanica di particelle come gli elettroni nota come spin. Kan Wang , un ingegnere elettrico presso l'Università della California, Los Angeles, che lavora sulla spintronica, afferma che i commenti di Holt si adattano alle sue stesse aspettative secondo cui la spintronica apparirà in alcuni chip di memoria a bassa potenza nel prossimo anno, forse nella grafica ad alta potenza carte.

Per esempio, ha annunciato Toshiba l'anno scorso aveva sviluppato un array di memoria spintronica sperimentale che consumava l'80% in meno di energia rispetto alla SRAM, un tipo di memoria ad alta velocità.

Tuttavia, i transistor tunneling e la spintronica hanno entrambi degli aspetti negativi oltre al fatto che richiederebbero una riprogettazione all'ingrosso dei processi di produzione di Intel. La riduzione dei transistor al silicio per mantenere in vita la legge di Moore ha reso le generazioni successive di chip più potenti e meno affamati di energia. Ma le due nuove tecnologie non possono funzionare sui dati alla velocità dei transistor al silicio. I migliori miglioramenti della tecnologia pura che possiamo apportare porteranno miglioramenti nel consumo di energia ma ridurranno la velocità, ha affermato Holt.

Ciò suggerisce che la legge di Moore come l'abbiamo conosciuta potrebbe finire. Ma Holt ha affermato che i continui guadagni in termini di efficienza energetica, non di pura potenza di calcolo, sono più importanti per le cose che vengono richieste ai computer oggi.

In particolare, se guardiamo all'Internet delle cose, l'attenzione si sposterà dai miglioramenti della velocità alle drastiche riduzioni di potenza, ha affermato Holt. La potenza è un problema in tutto lo spettro dei computer. L'impronta di carbonio dei data center gestiti da Google, Amazon, Facebook e altre società sta crescendo a un ritmo allarmante. E i chip necessari per connettere a Internet molti più oggetti domestici, commerciali e industriali, dai tostapane alle automobili, dovranno assorbire meno energia possibile per essere fattibili.

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