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“I chip non diventano fisicamente più piccoli, le persone semplicemente inseriscono più transistor”, ha detto Mike Miller, Chief Technology Officer di ARM. PCPro. “Fino ad ora, i transistor più piccoli si accendevano e si spegnevano più velocemente. E anche la quantità di energia necessaria per commutare un transistor è diminuita. Avevi più [transistor], andavano più veloci e consumavano meno energia.
“Ciò che ha iniziato a succedere è che la contrazione continuerà, ma la velocità del transistor non aumenterà così rapidamente come in passato. La cosa più importante è che hanno smesso di impiegare meno energia per effettuare il passaggio”, ha aggiunto Miller.
Nei server o negli smartphone, dove al processore viene fornita una potenza specifica, la continua contrazione potrebbe portare a cosa Miller lo descrive come “silicio scuro”, in cui il chip non ha abbastanza potenza disponibile per trarne vantaggio transistor.
Utilizzando il budget energetico di un chip da 45 nm, se il processore rimane delle stesse dimensioni, solo un quarto del silicio è utilizzabile a 22 nm e solo un decimo è utilizzabile a 11 nm.
La filosofia del PC di accumulare tutto attraverso una CPU, invece di creare processori dedicati compiti specifici, come fa ARM con gli smartphone – rende il PC particolarmente sensibile al silicio scuro problema.
Dovremo trovare modi più intelligenti per utilizzare i transistor che non comportino l'accensione e lo spegnimento continui
"L'architettura del PC ha tolto ogni intelligenza dai dispositivi periferici e l'ha eseguita sul processore", ha affermato. “Qualcosa come un controller Ethernet è stato semplificato. Per un’architettura a basso consumo, questo è l’approccio sbagliato. Ciò ti porta ad avere un processore grande e caldo.
Allora qual è la soluzione? Miller ammette che ARM non ha ancora la risposta. "Dovremo trovare modi più intelligenti per utilizzare i transistor che non implichino l'accensione e lo spegnimento continui", ha affermato. "Stiamo cercando modi più intelligenti per costruire un processore, in modo da non utilizzare sempre tutti i transistor."
Parte della ricerca di ARM prevede la progettazione di processori che funzionano al di sotto della potenza ottimale. “Quando si abbassa la tensione, il processore inizia a funzionare troppo lentamente e a commettere errori. Stiamo esaminando la tecnologia di rilevamento e ripristino degli errori, in modo che tu possa avvicinarti al limite", ha affermato.
Tuttavia, anche se ARM non ha tutte le risposte in questo momento, Miller è fiducioso che non sarà un ostacolo quando arriveranno i processori a 22 nm. “Per noi si tratta di un’evoluzione, non di un precipizio”, ha detto. “La creatività brilla quando dai alle persone l’opportunità.”
Vedere la luce
Anche se i ricercatori trovassero un modo per alimentare i miliardi di transistor presenti sui processori di domani, non vi è alcuna garanzia che saranno in grado di produrli.
I chip di oggi vengono “stampati” utilizzando un processo chiamato litografia ultravioletta profonda (DUV), ma ci stiamo avvicinando ai limiti della tecnologia. Siamo quasi arrivati al punto in cui è fisicamente impossibile stampare linee più sottili utilizzando la DUV: diffrazione significa le linee diventano sfocate e indistinte man mano che i processi di produzione diventano più piccoli, causando potenzialmente la rottura dei transistor fallire.
