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CPU 可以使用新的自适应技术减少 85% 的晶体管

倪菡梅
导读 维也纳科技大学的一组研究人员进化出了计算最基本的单元:晶体管。利用元素锗 (Ge),他们开发了一种新的自适应晶体管设计,可以根据工作负

维也纳科技大学的一组研究人员进化出了计算最基本的单元:晶体管。利用元素锗 (Ge),他们开发了一种新的自适应晶体管设计,可以根据工作负载要求即时更改其配置。你问它的潜力?巨大,因为它可以使使用的晶体管比目前的方法少 85%。此外,对于相同的工作,使用更少的晶体管,功耗和温度就会降低,从而实现更高的频率缩放和性能。

晶体管——尤其是场效应晶体管 (FET)——是半导体设计的基本单元:三个元素协同工作,开启我们的技术体验。就像水闸控制水是否流动一样,晶体管控制电流是否从源极(第一个元件)流向漏极(第二个元件)。然而,晶体管本身并不是很聪明。事实上,如果没有它的控制电极的输入,它就会变得毫无用处。扩展水的比喻,只有当你可以控制水是否流过水坝时,水坝才非常有用。因此我们需要第三个基本元素——晶体管的栅极.晶体管的三部分简单性使我们能够将数十亿个晶体管塞入最新的高性能芯片中。

晶体管的简单性确实有一个警告:功能。虽然晶体管可以承担许多不同的功能,但这些功能本身很简单。通过将许多小的、简单的晶体管(在集成电路中)添加在一起,可以解锁更高阶的性能和更复杂的工作负载。一定数量的晶体管,按照一定的方式排列,可以变成Zen 3核心;它们还可以变成 Nvidia CUDA 核心或额外的内存缓存块。

记住英特尔的滴答声(以及后来的股票股票)策略?在这些方面,tock(微架构变化)本质上对应于可以通过重新排列和重新设计晶体管块来解锁的性能改进。一个滴答声(制造节点的变化)增加了可供工程师在日益复杂的电路中使用的晶体管数量。英特尔tick-tock 战略的消亡表明晶体管密度的提升正变得越来越难以实现。虽然材料和设计研究已经设计出许多改进晶体管的方法,但它们的基本设计保持不变。在缺乏变化的地方,就有机会:重新设计晶体管可以带来什么好处?