第86章 暗矽
陳一然本來是不想去看學術論文報告的，並不是說這些論文報告沒有價值，主要是對於他來說，如果真的有什麼勁爆的消息，他再去網上看下論文就可以了，有茉莉在，他只需要打開翻頁的腳本，然後放空大腦盯著屏幕就可以了。
但是計劃趕不上變化，第一天下午，有個GPU顯卡的專題會。此時的御三家都會出席，英偉達，AMD以及英特爾。
沒錯，英特爾現在也是個顯卡預備役，並且還是舉世矚目的那種。
他們在2008年高調宣布Larrabee項目，聲稱要造世界上第一個基於x86的 GPU，要正面挑戰NVIDIA和AMD，並且非常自信會取得勝利，各種造勢聲勢頗為浩大。
英特爾直接砸了幾十億美金，在Hot Chips2008和Hot Chips2009連續吹了兩屆，這屆顯而易見也受到了關注。
他們的構想也很美好，幾十個小x86核心綁在一起跑並行計算，兼容所有x86代碼，不用學CUDA也不用學OpenCL，直接大幅簡化工作流程。
陳一然不用茉莉的提醒，也知道他們肯定失敗了，因為他對英特爾顯卡的印象，那都是2020年的事情了。
但是陳一然只是以為可能是銷路問題，或者成本問題之類的，導致他們沒能戰勝英偉達和AMD。
雖然邊上人都在談論英特爾在五月放出了消息，可能會把日程推後，這證明了項目進展不算好。可是大家還是認為，至少是會有產出的，只是可能不那麼理想，需要更多的時間調整。三年了，這次的會議，怎麼也會展示一些成果了。
誰都沒想到，英特爾這次來了個大的。
下午GPU顯卡的專題會正式開始，英偉達第一個，來的是首席科學家比爾·達利，給大家對Fermi架構做了一番深度解析。
然後又洋洋灑灑的堆砌了一堆數據，然後開始強調這不是顯卡，這是計算平台。
雖然大家都發現了，比爾·達利全程故意不提功耗，但是畢竟英偉達是現在GPU計算領域的唯一玩家，這個表現還算是很成功的。
AMD是第二個上場，他們的表現就更加精彩了，因為他們開始畫餅的同時，還拼命的踩友商。
首先出場的是大餅Fusion APU，非常具有創新性。
CPU和GPU集成在同一個晶片上的，並且共享內存控制器，因為不需要通過 PCIe 交換數據，圖形和計算可以無縫切換。
這就已經很讓人興奮了，然後AMD寄出了第二張PPT。
Evergreen 架構回顧，雖然本身性能很好，但是他們幾乎把最大的筆墨都放在了功耗控制上，幾乎是對著英偉達貼臉跳大。
場內的氣氛變得很熱鬧，事實證明，看熱鬧是人的天性。
大家已經在暢享英特爾的表現，然後場上空了十分鐘，沒人上台。
之後主持人一臉尷尬的上台表示，英特爾由於，「內部調整」的原因，取消這次演講報告。
場面馬上就失控了，無數的吃瓜群眾也不退場，原地討論英特爾是看到另外兩家的成功，臨時慫了？
還是X86的GPU顯卡完全完蛋了？連個PPT都搞不出來了，屁都沒有一個了？
而且，為什麼不提前取消呢，這臨時取消，不是更丟人嗎。
陳一然也愣了，他知道英特爾後來，可以說是不復當年之勇了，但是也沒想到現在就這麼不靠譜了。
沒辦法，只能離開，開始到處逛。在走廊上翻了一下日程表，數據中心和伺服器CPU都在第二天，現在紀念禮堂主廳的產業報告已經沒有他想看的內容了。
直接撤退又太早，漢娜晚上約了他吃飯看電影，他本來說準備待到五點再走的。
這個時候看到了側廳門口的海報，陳一然感覺也只能去看看學術相關的東西了。
畢竟來都來了。
側廳全部是論文報告，不同於產業界的消息，論文報告講的東西很多都落地困難。
陳一然本來是沒打算聽論文報告的，並不是說這些報告沒用，實際上這邊的報告，每個大公司都會派人跟。因為這些學術論文的思路，往往就是未來五年十年，甚至幾十年的規劃方向。
但是對於他來說，如果有什麼論文反響爆炸了，他只需要下載下來然後打開自動翻頁的腳本，大腦放空盯著電腦就好了。
在一堆日程表上，陳一然看到了一個啊有點意思的詞，Dark Silicon暗矽。
這是UCSD的一個叫內森·古爾丁的年輕研究員的論文，此時剛好是報告開始的時間，陳一然直接找到了對應的教室。
裡面已經坐了六七十個人，大部分是教授研究生一類的，也有零星的產業界人士，被這個標題勾引來聽這個學生的論文報告。
內森·古爾丁開口就是王炸，他說的是：」登納德縮放定律在五年內就會完全失效。」
這句話在2010年8月的晶片行業倒不是新聞，搞工藝的人在2006年前後就已經有感知了。
但從一個學術界的研究員嘴裡對著整個晶片設計圈說出來，味道完全不一樣，總有一種宣言的感覺。
他接著往下講的內容把在座的六七十個人壓在椅子上一動不動，所有人能感覺這個論文的結論將會影響未來幾十年的晶片發展。
登納德縮放定律是晶片領域的核心法則，指出電晶體縮小同時功耗密度保持不變。它由 IBM 科學家羅伯特登納德於 1974 年提出，曾支撐半導體行業高速發展 30 多年，與摩爾定律，阿姆達爾定律並稱為半導體行業三大定律。
65納米之前是這樣的，每個新工藝節點都能在同樣的功耗預算下塞更多電晶體。
但是65納米之後情況就變了，由於尺寸過於小，電晶體里的柵極氧化層已經被壓縮到了薄薄的一層，在這個尺度上，電子直接會量子隧穿，這就讓關態功耗失控了。
所以造成了晶片上有足夠的電晶體，但沒有足夠的散熱能力讓它們同時全速工作。
畢竟每代晶片新工藝功耗密度都在漲，但封裝散熱能力幾乎沒怎麼變過。
後果就是一代比一代更大比例的電晶體造出來後沒法同時通電，古爾丁給這個概念起了個名字叫暗矽。
他PPT上有一頁放了預測曲線，橫軸是工藝節點從45納米到8納米，縱軸是能同時工作的電晶體比例。
曲線從百分之六十多一路往下垮，古爾丁的結論是：如果什麼都不變，到8納米時代一顆晶片上能同時亮著的電晶體不到百分之二十。
陳一然感覺這個數據肯定是有問題的，因為這肯定有解決辦法，否則後來大家不會還是追求5納米甚至3納米了。
茉莉這時候蹦出來解釋。
【古爾丁的預測模型用的是最保守的登納德縮放崩潰假設，他沒考慮自適應電壓調節和動態功耗門控的緩解效果。實際暗矽比例在8納米大概在百分之二十幾，不會倒20以下。】
陳一然無語了：不對啊，百分二十幾也很可怕啊，我沒理解錯的話，暗矽就是點不亮對吧，就是沒用對吧，這可能嗎，以後的晶片總不能只有兩三成是能用的吧。
【趨勢是對的，登納德縮放在2006年前後從理論變成了物理瓶頸，每一代新工藝能全速工作的電晶體比例都在縮小，這個事實沒有爭議。】
這時候古爾丁講到了最後，他給出了一個對策，一個概念，就是不再造越來越大的通用晶片，而是造一堆只做一件事的電路拼在一起。
通用CPU內核的能效在暗矽時代是最差的，專用加速器才是最划算的。
陳一然不知道古爾丁說的對不對，他直接離開了紀念館，沒在斯坦福逗留，甚至直接推掉了漢娜的約會回了家。
到家之後，陳一然略顯激動的打開電腦，然後開始和茉莉溝通。
「我有個想法啊，雖然我不怎麼懂啊，一個不成熟的建議啊，您看看我說的對不對。」
【你倒是說啊(๑•̀ㅂ•́)و✧】
「傳統的placement，只是面積和線長對吧，如果我沒理解錯的話，我們能不能加一個新的指數，就是溫度？
這樣計算出來溫度，把功耗高的單元分散擺，把冷單元填在中間，讓整塊晶片的溫度更平均不會過高。是不是，對減少暗矽有點效果，我的淺薄的理解，暗矽就是散熱不行是吧？」
【_( ﾟДﾟ)ﾉ好主意啊！而且這個很簡單很容易做，Grey直接算三維溫場然後全局優化，就可以使整塊晶片的溫度梯度變平。】
「可以很快寫出來嗎，如果一個月能搞定，我在英偉達的大會上，就可以以此為話題了。這是藍海啊，其他三大EDA公司完全沒有相關的技術。」
【可以的，而且我也想到一個好主意。晶片上有三種以上的閾值電壓庫，低 Vt、標準 Vt、高 Vt。低 Vt 的電晶體快但漏電大，高 Vt 的漏電小但慢。我們可以設定好，用grey來計算分區，關鍵路徑用低 Vt 搶速度，非關鍵路徑用高Vt降漏電。這是從源頭減少暗矽，不需要的地方一開始就用漏電小的電晶體。】
「工作量是不是太大，這兩個一個月都能搞出來嗎？」
【沒問題的，可能需要員工多加加班。】
「行，那就閉關搞這個。」
陳一然先點開了購物網站，準備開始下單巧克力，奶油之類的高熱量食品，準備久違的高強度使用茉莉。
人算不如天算，剛高強度工作了一個小時，TED的電話就過來了。
之前準備的公司架構終於弄好了，明天必須得出關去一趟律所了。
但是計劃趕不上變化，第一天下午，有個GPU顯卡的專題會。此時的御三家都會出席，英偉達，AMD以及英特爾。
沒錯，英特爾現在也是個顯卡預備役，並且還是舉世矚目的那種。
他們在2008年高調宣布Larrabee項目，聲稱要造世界上第一個基於x86的 GPU，要正面挑戰NVIDIA和AMD，並且非常自信會取得勝利，各種造勢聲勢頗為浩大。
英特爾直接砸了幾十億美金，在Hot Chips2008和Hot Chips2009連續吹了兩屆，這屆顯而易見也受到了關注。
他們的構想也很美好，幾十個小x86核心綁在一起跑並行計算，兼容所有x86代碼，不用學CUDA也不用學OpenCL，直接大幅簡化工作流程。
陳一然不用茉莉的提醒，也知道他們肯定失敗了，因為他對英特爾顯卡的印象，那都是2020年的事情了。
但是陳一然只是以為可能是銷路問題，或者成本問題之類的，導致他們沒能戰勝英偉達和AMD。
雖然邊上人都在談論英特爾在五月放出了消息，可能會把日程推後，這證明了項目進展不算好。可是大家還是認為，至少是會有產出的，只是可能不那麼理想，需要更多的時間調整。三年了，這次的會議，怎麼也會展示一些成果了。
誰都沒想到，英特爾這次來了個大的。
下午GPU顯卡的專題會正式開始，英偉達第一個，來的是首席科學家比爾·達利，給大家對Fermi架構做了一番深度解析。
然後又洋洋灑灑的堆砌了一堆數據，然後開始強調這不是顯卡，這是計算平台。
雖然大家都發現了，比爾·達利全程故意不提功耗，但是畢竟英偉達是現在GPU計算領域的唯一玩家，這個表現還算是很成功的。
AMD是第二個上場，他們的表現就更加精彩了，因為他們開始畫餅的同時，還拼命的踩友商。
首先出場的是大餅Fusion APU，非常具有創新性。
CPU和GPU集成在同一個晶片上的，並且共享內存控制器，因為不需要通過 PCIe 交換數據，圖形和計算可以無縫切換。
這就已經很讓人興奮了，然後AMD寄出了第二張PPT。
Evergreen 架構回顧，雖然本身性能很好，但是他們幾乎把最大的筆墨都放在了功耗控制上，幾乎是對著英偉達貼臉跳大。
場內的氣氛變得很熱鬧，事實證明，看熱鬧是人的天性。
大家已經在暢享英特爾的表現，然後場上空了十分鐘，沒人上台。
之後主持人一臉尷尬的上台表示，英特爾由於，「內部調整」的原因，取消這次演講報告。
場面馬上就失控了，無數的吃瓜群眾也不退場，原地討論英特爾是看到另外兩家的成功，臨時慫了？
還是X86的GPU顯卡完全完蛋了？連個PPT都搞不出來了，屁都沒有一個了？
而且，為什麼不提前取消呢，這臨時取消，不是更丟人嗎。
陳一然也愣了，他知道英特爾後來，可以說是不復當年之勇了，但是也沒想到現在就這麼不靠譜了。
沒辦法，只能離開，開始到處逛。在走廊上翻了一下日程表，數據中心和伺服器CPU都在第二天，現在紀念禮堂主廳的產業報告已經沒有他想看的內容了。
直接撤退又太早，漢娜晚上約了他吃飯看電影，他本來說準備待到五點再走的。
這個時候看到了側廳門口的海報，陳一然感覺也只能去看看學術相關的東西了。
畢竟來都來了。
側廳全部是論文報告，不同於產業界的消息，論文報告講的東西很多都落地困難。
陳一然本來是沒打算聽論文報告的，並不是說這些報告沒用，實際上這邊的報告，每個大公司都會派人跟。因為這些學術論文的思路，往往就是未來五年十年，甚至幾十年的規劃方向。
但是對於他來說，如果有什麼論文反響爆炸了，他只需要下載下來然後打開自動翻頁的腳本，大腦放空盯著電腦就好了。
在一堆日程表上，陳一然看到了一個啊有點意思的詞，Dark Silicon暗矽。
這是UCSD的一個叫內森·古爾丁的年輕研究員的論文，此時剛好是報告開始的時間，陳一然直接找到了對應的教室。
裡面已經坐了六七十個人，大部分是教授研究生一類的，也有零星的產業界人士，被這個標題勾引來聽這個學生的論文報告。
內森·古爾丁開口就是王炸，他說的是：」登納德縮放定律在五年內就會完全失效。」
這句話在2010年8月的晶片行業倒不是新聞，搞工藝的人在2006年前後就已經有感知了。
但從一個學術界的研究員嘴裡對著整個晶片設計圈說出來，味道完全不一樣，總有一種宣言的感覺。
他接著往下講的內容把在座的六七十個人壓在椅子上一動不動，所有人能感覺這個論文的結論將會影響未來幾十年的晶片發展。
登納德縮放定律是晶片領域的核心法則，指出電晶體縮小同時功耗密度保持不變。它由 IBM 科學家羅伯特登納德於 1974 年提出，曾支撐半導體行業高速發展 30 多年，與摩爾定律，阿姆達爾定律並稱為半導體行業三大定律。
65納米之前是這樣的，每個新工藝節點都能在同樣的功耗預算下塞更多電晶體。
但是65納米之後情況就變了，由於尺寸過於小，電晶體里的柵極氧化層已經被壓縮到了薄薄的一層，在這個尺度上，電子直接會量子隧穿，這就讓關態功耗失控了。
所以造成了晶片上有足夠的電晶體，但沒有足夠的散熱能力讓它們同時全速工作。
畢竟每代晶片新工藝功耗密度都在漲，但封裝散熱能力幾乎沒怎麼變過。
後果就是一代比一代更大比例的電晶體造出來後沒法同時通電，古爾丁給這個概念起了個名字叫暗矽。
他PPT上有一頁放了預測曲線，橫軸是工藝節點從45納米到8納米，縱軸是能同時工作的電晶體比例。
曲線從百分之六十多一路往下垮，古爾丁的結論是：如果什麼都不變，到8納米時代一顆晶片上能同時亮著的電晶體不到百分之二十。
陳一然感覺這個數據肯定是有問題的，因為這肯定有解決辦法，否則後來大家不會還是追求5納米甚至3納米了。
茉莉這時候蹦出來解釋。
【古爾丁的預測模型用的是最保守的登納德縮放崩潰假設，他沒考慮自適應電壓調節和動態功耗門控的緩解效果。實際暗矽比例在8納米大概在百分之二十幾，不會倒20以下。】
陳一然無語了：不對啊，百分二十幾也很可怕啊，我沒理解錯的話，暗矽就是點不亮對吧，就是沒用對吧，這可能嗎，以後的晶片總不能只有兩三成是能用的吧。
【趨勢是對的，登納德縮放在2006年前後從理論變成了物理瓶頸，每一代新工藝能全速工作的電晶體比例都在縮小，這個事實沒有爭議。】
這時候古爾丁講到了最後，他給出了一個對策，一個概念，就是不再造越來越大的通用晶片，而是造一堆只做一件事的電路拼在一起。
通用CPU內核的能效在暗矽時代是最差的，專用加速器才是最划算的。
陳一然不知道古爾丁說的對不對，他直接離開了紀念館，沒在斯坦福逗留，甚至直接推掉了漢娜的約會回了家。
到家之後，陳一然略顯激動的打開電腦，然後開始和茉莉溝通。
「我有個想法啊，雖然我不怎麼懂啊，一個不成熟的建議啊，您看看我說的對不對。」
【你倒是說啊(๑•̀ㅂ•́)و✧】
「傳統的placement，只是面積和線長對吧，如果我沒理解錯的話，我們能不能加一個新的指數，就是溫度？
這樣計算出來溫度，把功耗高的單元分散擺，把冷單元填在中間，讓整塊晶片的溫度更平均不會過高。是不是，對減少暗矽有點效果，我的淺薄的理解，暗矽就是散熱不行是吧？」
【_( ﾟДﾟ)ﾉ好主意啊！而且這個很簡單很容易做，Grey直接算三維溫場然後全局優化，就可以使整塊晶片的溫度梯度變平。】
「可以很快寫出來嗎，如果一個月能搞定，我在英偉達的大會上，就可以以此為話題了。這是藍海啊，其他三大EDA公司完全沒有相關的技術。」
【可以的，而且我也想到一個好主意。晶片上有三種以上的閾值電壓庫，低 Vt、標準 Vt、高 Vt。低 Vt 的電晶體快但漏電大，高 Vt 的漏電小但慢。我們可以設定好，用grey來計算分區，關鍵路徑用低 Vt 搶速度，非關鍵路徑用高Vt降漏電。這是從源頭減少暗矽，不需要的地方一開始就用漏電小的電晶體。】
「工作量是不是太大，這兩個一個月都能搞出來嗎？」
【沒問題的，可能需要員工多加加班。】
「行，那就閉關搞這個。」
陳一然先點開了購物網站，準備開始下單巧克力，奶油之類的高熱量食品，準備久違的高強度使用茉莉。
人算不如天算，剛高強度工作了一個小時，TED的電話就過來了。
之前準備的公司架構終於弄好了，明天必須得出關去一趟律所了。