Intel大牛：摩尔定律未死 下代CPU IPC性能大涨
每次提到CPU处理器发展的时候，似乎都绕不开摩尔定律这件事，尤其是对Intel来说，因为提出这个定律的是Intel最早的两位创始人之一的戈登·摩尔，多年来Intel也是最虔诚的摩尔定律信徒。
在半导体工艺进入10nm节点之后，最近几年来业界一直在谈摩尔定律失效的问题，但Intel并不为所动，依然在坚持摩尔定律未死。
在去年底的首次Intel架构日上，Intel高级副总裁、首席架构师Raja Koduri以及TSCG高级副总裁、硅工程总经理、CPU大牛Jim Keller谈到了Intel的六大技术支柱，包括制程和封装、架构、内存和存储、互连、安全、软件，其中工艺、架构等技术就是其中的一部分，也是Intel实现指数级增长的关键。
说了这么多，重点是什么？最近Jim Keller做了一次巡回演讲，在UC伯克利分校发表了一场演讲，时长一个多小时，谈到了摩尔定律以及CPU微架构的演进，从8080一直到最新的10nm Ice Lake处理器，更重要的是他还提到了未来的发展方向。
对CPU架构感兴趣的同学值得仔细学习下，这里来简单看下这个CPU大牛都具体谈了哪些内容吧。
Jim Keller：摩尔定律未死 未来还可以微缩50倍
不论是出于Intel的立场还是他个人的理念，Jim Keller都是坚定支持摩尔定律的，已经在多个场合捍卫摩尔定律的有效性，这次也不例外，一开始就是介绍摩尔定律，并提出了他的观点——摩尔定律未死。
他把对摩尔定律的看法分为四部分，按照（不）相信摩尔定律、摩尔定律（没死）死了做个分割，那些相信摩尔定律并且坚信摩尔定律没死的人则是充满了挑战性。
此外，Jim Keller还拉出了几位大腕，分别是NVIDIA CEO黄仁勋、伯克利学校的大牛David Peterson，他们两人都是“摩尔定律已死”阵营的。
持有这种观点的人不止他们二人，实际上不同公司、不同派系的人赞成或者反对摩尔定律的原因也不同，这点大家可以自己琢磨下为什么GPU厂商往往是不赞成摩尔定律继续有效的，而Intel之外的AMD、台积电近年来也在坚持摩尔定律。
摩尔定律的核心内容是晶体管密度继续微缩，也就是集成越来越多的晶体管，Jim Keller也不是嘴上说说摩尔定律未死那么简单，他提出了一个重要的观点——未来晶体管还能继续微缩50倍，也就是50倍密度与现在的水平。
在这方面，Jim Keller指出未来还有多种技术手段继续提升晶体管密度，其中FinFET 3D晶体管、栅极缩放能够提供3倍的密度提升，纳米线、堆栈纳米线、能够提升2倍的密度提升，再往后还可以借助封装技术的进步，比如晶圆to晶圆、核心to晶圆又分别可以提供2x、2x的密度提升，算下来就是未来还可以再提升50倍左右的晶体管密度，因此摩尔定律离失效还远着呢。
Jim Keller：CPU微架构继续升级Intel正开发IPC线性提升的新架构
除了工艺技术进步带来的密度提升，Jim Keller这次演讲还花了大篇幅介绍了CPU微架构的发展，从最初的Intel 8080一直介绍到了Sunny Cove，这是10nm Ice Lake处理器上使用的新架构。
Sunny Cove是Intel公布的新一代CPU微内核路线图中的第一款，其设计目标就是大幅提升ST单线程性能，Intel 之前公布的数据显示Sunny Cove核心的IPC性能相比Skylake大幅提升，多则提升40%以上，平均下来也有18%的IPC性能提升，可以说是近几代CPU架构中提升最多的一次了。
限于篇幅，这里不详细介绍Sunny Cove核心的技术细节了，之前已经有文章介绍过了，可以参考下面的文章。
英特尔Sunny Cove架构很“吸睛”：10nm加持 猛料不少
为什么要开发新架构的CPU？Jim Keller对比了多年来CPU的变化，Ice Lake这一代的IPC性能是早期VAX 11/780处理器的28倍，整体性能则是14000倍。
在这部分的演讲中，Jim Keller还提到了Intel正在开发更先进的CPU微架构，它的性能提升更接近于线性增长（指的是IPC性能跟晶体管规模增长正相关，以往晶体管大幅增长，但IPC性能不一定同步增长这么多），Keller强调说这个内核对他们来说是一次很大的转变，用玩家习惯的话说就是CPU架构不会再挤牙膏了。
总之，Jim Keller的观点就是摩尔定律远没有到失效的时候，未来晶体管密度还可以提升50倍，几乎每个功能单元都有创新的余地，没有什么是不可能的。
在制程技术之外，CPU微内核同样也会继续创新，指令集、分支预测、体系结构都有可优化之处，IPC性能会保持跟晶体管规模提升那样的线性增长，这是一次巨大的转变。
最最后，Jim Keller还提到了老朋友Raja Koduri总结的一条定律——全新的架构每10年将性能提升10倍，并且他还援引了诺奖得主费曼的名言，就算到了原子级的领域，依然会有足够的创新之处。
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