Varmeutvikling truer Intels prosessorarkitektur

Med forutsigbare teknologiske forbedringer, må vi se i øyne at prosessoren som Moores lov forutsetter for 2005 vil generere 5000 watts varme, sier Intels teknologisjef Pat Gelsinger.

Moores lov sier at prosessorytelsen vil dobles med mellomrom på mellom 18 og 24 måneder. Loven har holdt i flere tiår, helt siden mikroprosessorens barndom. Den forutsetter blant annet at stadig flere transistorer pakkes inn i en brikke, og at ledningslagene i prosessoren blir stadig tynnere.

Mandag startet en internasjonal fem dagers konferanse i San Francisco, kalt International Solid-State Circuits Conference (ISSCC). Her presenterer aktørene sine planer, og lufter sine teknologiske og økonomiske bekymringer.

Intels teknologidirektør Pat Gelsinger holdt hovedinnledningen ved åpningen av konferansen, og fortalte at varmeutvikling seiler opp som den mest alvorlige teknologiske utfordringen til prosessorprodusenten.


Neste generasjons IA-64-prosessor, kjent som McKinley, vil ha 214 millioner transistorer og realiseres i 0,18 mikron teknologi. Intel trakk sin presentasjon av teknologien i denne prosessoren, og utløste spekulasjoner om ytterligere forsinkelser for denne etterfølgeren til Itanium.

Generasjonen etter McKinley, bør etter Moores lov være en prosessorfamilie med rundt 425 millioner transistorer, og en klokkefrekvens på 30 GHz. Hvis den realiseres i 0,1 mikron - Intels mest avanserte produksjonsanlegg greier i dag 0,13 mikron mellom lagene - vil den kreve et areal på 40 ganger 40 millimeter, og utløse en varmeutvikling på mellom 3000 og 5000 watt.

Per areal, svarer dette til varmeutviklingen ved utløpsflammen fra en rakettmotor. Prosessoren må kjøles, men dagens kjøleteknologi strekker åpenbart ikke til.

- Jeg tror ikke vi vet hvordan en 5000 watts prosessor skal kunne kjøles, sa Gelsinger.

Prosessoren som forespeiles for 2010, med 1,8 milliarder transistorer, vil ifølge den samme erkjennelsen av grunnleggende fysiske lover, få en varmeutvikling tilsvarende en kjernefysisk reaktor, sa Gelsinger.

En utvei kan være å bygge prosessorer slik at brikken kan deles opp i ulike områder etter oppgave, der strømmen slås av til områder som ikke utfører arbeid. Styringen av denne egenskapen vil ifølge Gelsinger kreve mellom fem og ti prosent av det samlede kretsarealet, med en forventet ytelsesgevinst på mellom 20 og 40 prosent.

Teknologidirektøren avviste eksplisitt å øke ordlengden utover de 64 bitene som ligger i Itanium og McKinley-arkitekturen (offisielt kjent som IA-64). Han sa det heller ikke nyttet å lage "rørledninger" ("pipelines") der flere instrukser kan gjennomføres samtidig. IA-64-arkitekturen har rør på sju instrukser. Problemet med dette er dels knyttet til at programvaren sjelden greier å realisere den potensielle gevinsten, dels at håndteringen av røret også krever logikk som legger beslag på kretsarealet.

Følgelig er Moores lov nå avhengig av at det utvikles ny teknologi innen termisk isolasjon og avkjøling, poengterte Gelsinger.

I en kommentar som News.Com har innhentet fra Meta Group, heter det at med dagens brukergrensesnitt utgjør 800 MHz den øvre grensen for effektiv bruk av kontorapplikasjoner. Med forespeilte forbedringer av brukergrensesnittet - les 3D-grensesnitt - kan man heldigvis forvente en økende etterspørsel av kraftigere maskiner. Likevel tyder kommentaren på at dagens forhold, der kontorer villig oppgraderer til stadig mer avanserte prosessorer, vil gå over til en situasjon der spissteknologi forbeholdes tunge brukere og servere.


Selv om varmeutvikling kan begrenses ved hjelp av framtidig kjøleteknologi, er 5000 watts datamaskiner utenkelig i vanlig bruk. I dag går det 135 watt til å holde en Pentium III-PC i gang, og skjermen trekker rundt halvparten av disse. Intel vet at dersom ikke energibruken per PC går ned heller enn opp, står andre prosessorleverandører, blant andre Transmeta Corporation, klare til å tilby markedet en mer effektiv blanding av MIPS og watt.

Til toppen