作為一名電子人，咱們都知道隨著摩爾定律的提出，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)指明了之后幾十年的發(fā)展之路。然而許多人不知道的是，其實(shí)就在同一篇論文里，這位“預(yù)言家”甚至早已洞悉了摩爾定律之后的半導(dǎo)體創(chuàng)新法寶哦

我們的創(chuàng)始人戈登·摩爾于1965年發(fā)表了題為“將更多組件裝入集成電路”的論文。這是一篇短小精悍的著名論文，只有四頁(yè)，且配有插圖。論文第二頁(yè)包含被稱(chēng)為摩爾定律的金句：

“因最大限度降低組件成本造成的復(fù)雜性大約每年增加兩倍。短期來(lái)看，這一增速有望延續(xù)、甚至提高。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，增速尚不明確，盡管沒(méi)理由認(rèn)為在未來(lái)至少 10年內(nèi)它會(huì)有任何變化?！?/p>

摩爾預(yù)測(cè)如今仍在持續(xù)的半導(dǎo)體技術(shù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)將持續(xù) 50年以上，而非短短 10年！論文第三頁(yè)繼續(xù)表示，通過(guò)在單個(gè)封裝中集成小組件可能更有利于構(gòu)建更大的系統(tǒng)：

“使用獨(dú)立封裝并彼此互聯(lián)的更小的功能組件構(gòu)建大型系統(tǒng)可能更為經(jīng)濟(jì)。大型功能的可用性結(jié)合功能性設(shè)計(jì)和構(gòu)造，應(yīng)有助于大型系統(tǒng)制造商快速、經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)和制造各種設(shè)備?！?/p>

1965 年，戈登·摩爾就已洞悉到芯片級(jí)異構(gòu)集成將引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展。英特爾目前正朝這一方向努力：使用高級(jí)封裝將公司的所有技術(shù)整合到一個(gè)IC封裝中。

異構(gòu)集成分為三個(gè)層級(jí)。這是一個(gè)簡(jiǎn)單分類(lèi)法。首先是芯片層級(jí)（器件層級(jí)）的異構(gòu)集成。其次是系統(tǒng)層級(jí)的異構(gòu)集成。最后是軟件層級(jí)的異構(gòu)性。所有三個(gè)層級(jí)的異構(gòu)性帶來(lái)系統(tǒng)的可重配置性。

第一層級(jí)：芯片異構(gòu)性

芯片級(jí)異構(gòu)性指器件封裝內(nèi)部的異構(gòu)集成，與小芯片 (chiplet) 的概念緊密相關(guān)。我們正在構(gòu)建更復(fù)雜、更大的系統(tǒng)，而使用大型的單片半導(dǎo)體構(gòu)建更大系統(tǒng)較為困難。大芯片的成品率不及小芯片。小組件在構(gòu)建這些系統(tǒng)方面有著顯著的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)。從系統(tǒng)的角度來(lái)看，使用小芯片無(wú)需為后續(xù)每個(gè)半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)重新設(shè)計(jì)每個(gè)小芯片，因而有助于我們做出更明智的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)決策。某些功能以其現(xiàn)有形式可以完美運(yùn)行。當(dāng)有新技術(shù)節(jié)點(diǎn)上線時(shí)，沒(méi)必要重新設(shè)計(jì)這些功能。

異構(gòu)集成已應(yīng)用到生產(chǎn)中。這是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，英特爾堅(jiān)定實(shí)施基于小芯片的設(shè)計(jì)策略。例如，英特爾 Stratix 10 FPGA 和英特爾Agilex FPGA 基于異構(gòu)集成，且這些器件現(xiàn)已投入生產(chǎn)。實(shí)際上，英特爾 Stratix 10 FPGA 多年來(lái)一直在批量生產(chǎn)。

基于小芯片的 IC 設(shè)計(jì)和制造支持英特爾構(gòu)建具有芯片驗(yàn)證功能的系統(tǒng)，包括高速串行收發(fā)器、內(nèi)存接口、以太網(wǎng)和 PCIe 端口等。基于小芯片的設(shè)計(jì)還有助于英特爾為不同工作負(fù)載開(kāi)發(fā)目標(biāo)架構(gòu)，并將其更快地推向市場(chǎng)。

由于這些原因，英特爾積極支持構(gòu)建以小芯片為核心的行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。為此，我們采取了多項(xiàng)舉措。例如：

英特爾開(kāi)發(fā)了嵌入式多芯片互連橋接 (EMIB) 技術(shù)，該技術(shù)用于使用標(biāo)準(zhǔn)化互連方法對(duì)小芯片進(jìn)行互連。

英特爾開(kāi)發(fā)了高級(jí)接口總線 (AIB)，英特爾發(fā)布的這一 PHY 是一種免版稅的開(kāi)源高性能小芯片互連技術(shù)。

英特爾最近加入了 CHIPS（接口、處理器和系統(tǒng)的通用硬件）聯(lián)盟，該行業(yè)合作組織致力于推進(jìn)基于小芯片的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

第二層級(jí)：系統(tǒng)異構(gòu)性

第二個(gè)異構(gòu)集成層級(jí)是系統(tǒng)層級(jí)。今天，我們生活在以數(shù)據(jù)為中心的世界中。數(shù)據(jù)無(wú)處不在。英特爾正大力推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新，以幫助高效管理海量數(shù)據(jù)。我們需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行許多操作，包括移動(dòng)、存儲(chǔ)和處理。與這些任務(wù)相關(guān)的工作負(fù)載需要許多解決方案，英特爾開(kāi)發(fā)并制造了大量器件來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)，包括 CPU、GPU、ASIC、FPGA 等，我們使用這些器件來(lái)構(gòu)建異構(gòu)系統(tǒng)。

這些不同的工作負(fù)載需要不同的處理架構(gòu)。標(biāo)量工作負(fù)載在 CPU 上可高效運(yùn)行。矢量工作負(fù)載在 GPU 上可高效運(yùn)行。AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)等矩陣工作負(fù)載通常可在工作負(fù)載特定 ASIC 上實(shí)現(xiàn)最高運(yùn)行效率。最后，空間工作負(fù)載最適合在 FPGA 上運(yùn)行。因此，我們需要將所有這些可用異構(gòu)架構(gòu)進(jìn)行組合，以高效支持?jǐn)?shù)據(jù)中心中的特定工作負(fù)載。將 CPU、GPU、FPGA 和專(zhuān)用加速器整合起來(lái)，可幫助英特爾及其客戶(hù)智能、高效地解決問(wèn)題。

第三層級(jí)：軟件異構(gòu)性

第三種異構(gòu)集成在軟件層級(jí)。這種集成較難實(shí)現(xiàn)。英特爾的方法被稱(chēng)為oneAPI 計(jì)劃基于標(biāo)準(zhǔn)的跨行業(yè)開(kāi)放統(tǒng)一編程模型，為當(dāng)前構(gòu)建軟件提供了基本思路。該方法與烹飪有相似之處。在廚房里，您不會(huì)問(wèn)廚師是否有“烹飪”食物的特定方式。他們有許多烹飪手法，通過(guò)綜合運(yùn)用各種廚具、精選食材和專(zhuān)心準(zhǔn)備烹制各種美味佳肴。

同樣，我認(rèn)為我們將會(huì)繼續(xù)使用多種編程和描述語(yǔ)言。開(kāi)發(fā)人員需要一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境。這就是英特爾推出 oneAPI 計(jì)劃的宗旨和愿景。英特爾將前述四種工作負(fù)載類(lèi)型納入這一愿景中，即標(biāo)量、矢量、矩陣和空間。oneAPI 計(jì)劃提出了一個(gè)抽象層級(jí)，軟件開(kāi)發(fā)人員理論上可以在一層中開(kāi)發(fā)代碼，然后將該代碼部署到上面提到的許多處理架構(gòu)中。

目前，這只是一個(gè)開(kāi)始。英特爾不久前剛剛宣布了開(kāi)源 oneAPI 計(jì)劃，以及測(cè)試版英特爾 oneAPI 工具套件。我們認(rèn)為英特爾 oneAPI 工具套件的開(kāi)發(fā)前路漫漫，我們對(duì)自己選擇的道路深信不疑。

今天，我們擁有面向英特爾 oneAPI 工具套件的 Data Parallel C++ 和資源庫(kù)。Data Parallel C++ 整合了 Khronos Group 的 SYCL，支持?jǐn)?shù)據(jù)并行性和異構(gòu)編程。Data Parallel C ++ 支持開(kāi)發(fā)人員使用基于常用 C ++ 結(jié)構(gòu)的“單源”風(fēng)格為異構(gòu)處理器編寫(xiě)代碼。

融合三個(gè)異構(gòu)層級(jí)

英特爾深知這三種異構(gòu)性層級(jí)對(duì)行業(yè)非常重要。正因如此，我們重視在芯片層級(jí)開(kāi)發(fā)高級(jí)封裝技術(shù)，在系統(tǒng)層級(jí)整合多種處理架構(gòu)，在軟件層級(jí)推出 oneAPI 計(jì)劃、英特爾 oneAPI 統(tǒng)一編程環(huán)境和 Data Parallel C ++ 編程語(yǔ)言。在英特爾看來(lái)，半導(dǎo)體是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，衍生出許多新興市場(chǎng)，例如機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和 5g，這些市場(chǎng)的企業(yè)需要靈活應(yīng)對(duì)接口和工作負(fù)載方面的快速變化。FPGA 具有極高的靈活性，因此在這些市場(chǎng)的早期發(fā)展階段可發(fā)揮重要作用。

隨著這些市場(chǎng)的壯大，為這些市場(chǎng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的公司通常會(huì)開(kāi)發(fā)定制 ASIC。為滿(mǎn)足這些市場(chǎng)的需求，英特爾推出了功耗更低、性能更高的英特爾 eASIC 和完全定制的 ASIC。隨著市場(chǎng)日趨成熟和產(chǎn)量增加，英特爾開(kāi)發(fā)流程支持從 FPGA 順利過(guò)渡到兼容引腳的英特爾 eASIC 器件，并最終過(guò)渡到 ASIC。

英特爾 eASIC 器件在數(shù)據(jù)中心內(nèi)也能高效運(yùn)行，數(shù)據(jù)中心的多種應(yīng)用和特定工作負(fù)載都需要加速。用 FPGA 實(shí)現(xiàn)的加速器設(shè)計(jì)可成為基于英特爾 eASIC 技術(shù)的小芯片。該小芯片相比 FPGA 可實(shí)現(xiàn)更快速度和使用更低功耗，通過(guò) AIB 或其他互連方法可與其他器件集成到一個(gè)封裝中。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：你只知道摩爾定律？摩爾同時(shí)提出的這一觀點(diǎn)也正在被驗(yàn)真

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