2018 年 10 月 5 日,美光成立 40 週年。藉此里程碑慶祝活動,我們希望分享我們對產業變革的看法。我們希望您喜歡我們由三個部分組成的部落格系列,回顧記憶體的歷史以及我們在過去半個世紀所參與的精彩、基礎性的變革。
摩爾定律和 Dennard 縮放定律
摩爾定律對電子產業的影響再怎麼強調也不為過。Gordon E. Moore 於 1965 年發表的一篇論文中提出,密集積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔兩年便會增加一倍,此觀點於接下來的半世紀獲得驗證。半導體產業已採用該定律指導長期規劃並設定研發目標。
許多數位電子裝置的功能都與摩爾定律密切相關:品質調整後的微處理器價格、記憶體容量、感應器,甚至是數位相機的像素數量和大小。所有這些都以大致相同的指數級增速改善,並大幅提升數位電子產品在世界經濟幾乎每個領域的影響力:定期大幅改善產品功能、效能和成本,並為許多不同公司開闢進入市場的大門。
什麼是 Dennard 縮放定律?
Dennard 縮放定律與摩爾定律相關聯,聲稱每瓦運算效能以大致相同的速度呈指數增長。Dennard 縮放定律,又稱為 MOSFET 縮放定律,是基於 IBM 研究人員 Robert H. Dennard 於 1974 年合著的一篇論文而提出的一個定律。Dennard 縮放定律推測,隨著電晶體變小,其功率密度保持不變,因此功耗與面積成比例。這使 CPU 製造商能夠將時鐘頻率從一代提高到下一代,而不會顯著增加整體電路功耗。
雖然摩爾定律已運用超過 50 年,但最終卻越來越難以發揮其優勢。與此同時,Dennard 縮放定律似乎於 2005-2006 年期間開始瓦解。由於無法在相同的功率範圍內運作,CPU 產業轉型為多核心架構,為記憶體技術帶來重大挑戰。每經歷一代,每個核心的記憶體控制器數量就會減少,而記憶體系統的負擔也會隨之增加。
即使 Dennard 縮放定律失效、摩爾定律放緩,客戶的期望仍持續增長。四十多年來,高科技產業的目標消費者習慣於期望產品效能與功能的頻繁提升。記憶體產業被迫尋找改善系統效能的新方法——探索並開發以全新且令人振奮的方式處理資訊的架構。