虽然Exascale超级计算机尚未诞生,但该项目的研究工作已经势不可挡。本文最近的一篇文章讨论了CMOS技术在未来十年将面临的一些挑战。文章指出,随着Exascale级超级计算机的发展,摩尔定律将在十年内被打破。
标题文章“百亿亿次超级计算机:该职位准备了摩尔定律”的作者是在高性能计算马克·斯奈尔,比尔·格罗普和彼得·科格专家。专家指出,人们应该更有效地使用CMOS技术,并加快对其替代品的研究。
一般而言,超级计算和信息技术的发展有一个规则,即处理器更强大,更便宜。正如鲨鱼不断前进寻找生存的猎物一样,IT行业必须依靠持续的硬件开发来满足市场预期。
如果高性能计算能够达到更高水平,那么促进科学进步和帮助解决气候变化和能源使用问题等全球挑战将非常有用。此外,国家安全越来越依赖于超级计算,而信息逐渐成为战争的主要武器。许多国家还将超级计算作为国防发展的关键战略。
自20世纪70年代以来,CMOS技术得到了广泛的应用。正如摩尔定律所描述的,缩放CMOS晶体管的理论的指导下,他们已经实现了密度和性能的连续性和系统性的增长,这已成为一个非常成功的制程工艺技术的发展硅半导体。然而,随着半导体工业发展到45纳米或更小,CMOS工艺正在达到由原子理论和量子力学决定的物理极限。专家表示,在未来十年,随着晶体管尺寸达到7nm,CMOS技术的发展将终结。
在CMOS技术的发展中发现的瓶颈不能仅通过增加芯片的数量来补偿。事实上,它已被假定的处理器,内存容量和其他部件的性能的数量不断增加,以满足水平的要求超过百亿亿次,以及系统故障率最高,应另行处理。
CMOS工艺也面临功耗问题,芯片功耗和能量密度已成为主要挑战。专家说,业界需要,包括硬件电路更有效和更灵活的处理器(例如,选择低功率的电路和高密度封装)和软件(例如更高效的编程算法)。此外,必须使用具有节能特性的通信协议。不幸的是,目前还没有可以完全取代CMOS位置的技术。自旋电子学,纳米线,纳米管,石墨和其他独特技术正在实验室进行测试,但投注生产的时间仍然不成熟。为此,专家建议应增加政府资金,以加速这些技术的评估,研究和开发,为未来10至15年的商业生产奠定基础。
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