Pengene kan tage livet af Moores Lov

Det er ikke kun fysikkens love, der spænder ben for en fremtid med kraftigere og billigere mikroprocessorer. Også økonomien truer hele it-branchen.

Chipindustriens fremtid afhænger ikke kun af at kunne gøre mikroprocessorerne hurtigere og kraftigere. Omkostningerne skal også følge med, ellers går udviklingen i stå. Det vurderer analysefirmaet McKinsey i en artikel fra december.

Chipindustrien har siden 1960'erne levet op til en observation og strategi om at fordoble antallet af transistorer på en chip til samme pris i løbet af to år. Det er kendt som Moores Lov, som hidtil har holdt stik, men den ser nu ud til at være på vej mod enden.

Det skyldes hovedsageligt de fysiske problemer, der opstår, når man forsøger at skrumpe de nuværende teknologier. Men selvom chipproducenterne fortsat holder liv i Moores Lov, så stritter økonomien også imod.

Læs også: Moores Lov lever på lånt tid: Hvad sker der efter 2020?

»Industrien har holdt sig til Moores Lov, og det har ført til faldende chippriser. Prisen pr. bit for RAM-kredse er eksempelvis faldet med 30 til 35 procent om året i flere årtier. Resultatet har været, at Moores Lov har trukket meget af den moderne verden med sig. Ifølge visse estimater kan 40 procent af væksten i den globale produktivitet tilskrives udviklingen i it-teknologi, som er gjort mulig af forbedringer og lavere priser på chips,« skriver Mckinsey-analytikerne Harald Bauer, Jan Veira og Florian Weig i deres artikel.

Men lige nu ser det ikke ud til at fortsætte efter 2020, medmindre der sker noget drastisk. Det er et velkendt problem inden for produktion, som er drevet af produktudvikling.

»Udviklingen følger som regel en S-kurve, hvor det starter langsomt, så går det stærkt, og så begynder det at gå langsomt mod et teoretisk maksimum. Det har vi eksempelvis set i bilindustrien med udviklingen af bildæk, hvor der blev brugt forskellige materialer til at forbedre, hvor mange kilometer man kunne køre på dækket,« forklarer professor i innovation og strategi Christer Karlsson fra CBS til Version2.

Lige nu er vi på den stejle del af S-kurven med eksponentiel udvikling, men meget peger på, at kurven snart vil begynde at flade ud. Hvad der så vil ske, er imidlertid ikke let at forudsige.

»Hvis der kommer en ny teknologi, så får vi en ny S-kurve, men det er svært at forudsige, hvornår det vil ske,« siger Christer Karlsson.

De førende chipproducenter som Intel og Samsung arbejder både på at forbedre den nuværende teknologi og på nye teknologier, som kan overtage. Men hvornår gennembruddet kommer for nye teknologier, afhænger i høj grad af de markedsledende producenters strategi.

»Når kurven er truet, så vil producenterne investere endnu mere. Det kan gøre det sværere for en ny teknologi at bryde igennem. Men før eller siden, sker det. Det så vi med radiorør og transistorer,« siger Christer Karlsson.

Afhængig af to teknologier

Meget afhænger af i hvor høj grad de førende producenter vil forsvare den nuværende teknologi. De vil ofte sidde inde med en stor del af den nødvendige viden, som skal til for at bringe en helt ny teknologi i spil, men det er ikke sikkert, at de selv er villige til at spille deres kort, før det er absolut nødvendigt.

Ifølge McKinsey-analytikerne er det ikke kun et spørgsmål om, hvorvidt chipproducenterne kan blive ved med at gøre processorerne kraftigere. Prisen skal også holdes nede, og det kan blive et stort problem.

Derfor peger analytikerne på to teknologier, som er afgørende for at holde liv i Moores Lov, nemlig udviklingen af produktion ved hjælp af EVO-litografi (Extreme Ultraviolet) og 450 millimeter wafers.

Ved at mindske bølgelængden på det lys, som bruges til at trække kredsløbene på siliciumskiverne, kan der produceres chip, hvor kredsløbene er endnu mindre. Det forudsætter dog udvikling af nyt produktionsudstyr, ligesom det kan blive svært at holde fejlraten nede.

I dag produceres de fleste processorer på silicium-skiver eller wafers, som har en diameter på 300 millimeter. Næste skridt er wafers med en diameter på 450 millimeter. En wafer er en tynd skive, som skæres ud af en ren blok af siliciumkrystal. Jo større en skive, jo større en ren siliciumblok skal man bruge, og det er lige nu dyrt.

Hvis de to teknologier når til et niveau, hvor det bliver en økonomisk fordel at bruge dem til masseproduktion, så vil Moores Lov kunne forsætte et stykke tid endnu. Hvis det ikke lykkes, så kan vi frem til 2020 begynde at se, at Moores Lov ikke længere holder stik.

Økonomien kan blive enden på Moores Lov

Skulle Moores Lov nå sit endeligt, så vil det betyde, at de nyeste processorer ikke vil kunne opretholde et teknologisk forspring, og det bliver mere trivielt og billigere at producere en processor, der kan måle sig med den nyeste generation.

Det behøver dog ikke være et komplet nedbrud for Moores Lov. Det er også muligt, at vi blot vi se en opbremsning i de forbedringer i enten ydelsen eller prisen, som vi har været vant til. I begge disse scenarier er det dog tvivlsomt, at producenterne vil kunne opretholde efterspørgslen.

Ifølge McKinsey-analytikerne er det mest sandsynlige, at vi først når det punkt, hvor der ikke længere sker forbedringer i produktionsomkostningerne, og det vil være vendepunktet, hvor Moores Lov vil afhænge af EUV-litografi og 450 millimeter wafers.

»Mens der er positive tendenser for den fortsatte gyldighed af Moores Lov ud fra et teknologisk perspektiv, så kan det økonomiske vise sig at blive dens endeligt. Den seneste udvikling tyder på, at økonomien i fortsat at krympe kredsløbene kan bryde sammen i takt med, at prisen pr. transistor vil flade ud for produktionsteknologi til kredsløb med en detaljegrad under 28 nanometer,« skriver McKinsey-analytikerne.

Lige nu kan de mest avancerede chipproduktionsanlæg fremstille mikroprocessorer, hvor de mindste detaljer i kredsløbene er 22 nanometer. I år ventes Intel at begynde produktion ved 14 nanometer.

Der er helt frem til 5 nanometer-produktionsteknologier på tegnebrættet, men det er altså uvist, hvorvidt omkostningerne er for store til at gøre det rentabelt at fremstille mikroprocessorer med denne teknologi.

Tips og korrekturforslag til denne historie sendes til tip@version2.dk
Kommentarer (11)
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
#1 Ivo Santos

Alt må vel have en ende på et tidspunkt, for ellers burde biler for eksempel, specielt dem over 10 mio., være i stand til at køre over 600 km/t. som standard hvilken ikke er sket fordi branchen støtte ind i en mur på et tidspunkt, og naturligvis vil det samme ske for processorer det er da i hvert fald ingen tvivl om.

  • 1
  • 3
#4 Torben Mogensen Blogger

Prisen for en chipfabrik på højest teknologiske niveau er steget næsten lige så meget som antallet af transistorer på en chip: Ca. en firedobling hvert 10. år. Så hvor en top-of-the line fabrik nu koster omkring 10 milliarder $, så kostede det i 2003 2-3 milliarder $, i 1993 500-600 millioner $ og i 1993 150-200 millioner $.

En fremskrivning af dette giver en pris på omkring 40 milliarder $ i 2023, hvor de fleste mener, at grænsen for Moores lov er nået. Om en sådan investering kan betale sig er usikkert, så der er en chance for, at det er omkostningerne mere end fysiske begrænsninger, der sætter en stopper for udviklingen.

  • 0
  • 0
#5 Henrik Madsen

Det nedenstående indlæg skal ikke ses som et "640kb ought to be enough for everyone".

Kunne det tænkes at hastigheden, hvormed transistortallet øges og hastigheden dermed også øges, ryger ned fordi der simpelthen ikke er brug for den ekstra hastighed for den almindelige bruger.

Min gamle computer med en Q6600 processor holdt i 5 år, den fik opgraderet grafikkortet et par gange fordi de nyeste spil krævede det og så satte jeg en SSD disk i på et tidspunkt.

Computeren er pensioneret nu, men det er kun fordi den begyndte at drille og ikke altid ville starte op. Var den ikke begyndt at drille så ville jeg nok have beholdt den et år eller 2 mere. (Om ikke andet så ville der nok blive driverproblemer mht bundkort på Windows 9 f.eks)

For bare 10-20 år siden var en 2 år gammel computer voldsomt forældet i forhold til de nye maskiner som kom på markedet men nu hvor der er processorkraft nok til det de fleste mennesker laver med en computer, så er behovet for opgradering så tit ikke så stort.

Kan Intel kun sælge dig en ny processor hver 5. år i forhold til før hvor de måske kunne sælge dig en ny hvert 3 år, så bliver deres indtægter og dermed incitament til at komme med nye og bedre processorer måske mindre.

Selv på mobilområdet har vi jo set hvordan der var kvantespring mht. hastigheden fra de første ARM baserede android telefoner og til nu, mens de nye QUAD core mobiltelefoner efterhånden har så mange "kræfter" at folk ikke skifter deres telefon fordi den er langsom i forhold til den nyeste mobil på markedet.

Når alt kører flydende og alt starter op på under 1 sekund så bliver det pludseligt ikke så interessant at skifte, hvis det eneste man reelt opnår er at opstartstiden måske er ½ sekund.

  • 7
  • 0
#6 Ole Knudsen

At biler til 10 mio kr ikke kan køre 600 km/t er vel ikke kun et fysisk problem, men også et spørgsmål om reel praktisk mulighed og kommerciel fornuft.

De fleste biler bruges i vid udstrækning til ture under 100 km, typisk pendling til arbejde. Selv hvis vejene var bygget og havde plads nok, ville 600 km/t betyde en besparelse på 2 x 50 minutter/dag. Hvor mange borgere mon kan se et behov for de skatter / investeringer i multi-milliardklassen, der kan spare nogle millioner minutter om dagen?

Dem der virkelig har behovet, køber en helikopter som måske "kun" flyver 200-400 km/t, men så slipper de også for at holde i kø... Det er også en slags bil.

Hvis vi allesammen købte helikoptere, kan det være der kom en ny type kødannelse

  • 1
  • 0
#7 Casper Bang

Ca. en firedobling hvert 10. år. Så hvor en top-of-the line fabrik nu koster omkring 10 milliarder $, så kostede det i 2003 2-3 milliarder $, i 1993 500-600 millioner $ og i 1993 150-200 millioner $.

Husk at justere for inflation, ligesom der i dag produceres i større volumen end førhen da markedet simpelthen er større. Hvorvidt invisteringen kan betale sig eller ej, afh. jo af yield - sådan har det altid været, dém der får styr på deres yield før andre, har en konkurrencemæssig fordel og er godt på vej til at indhente invisteringen.

Det er nok derfor Intel netop har udskudt færdiggørelsen af deres nyeste 450mm wafer fabrik, Fab 42, der sådan set er færdig men "blot" mangler det interne produktionsudstyr. Der er jo iøvrigt andre halvleder-produkter som RAM, NAND og FPGA'er der allerede er nede på 16-19nm og i produktion.

Så jeg tror såmænd bare vi vil blive ved med at se konsolidering i foundries jvf. stordriftsfordele. Det betyder måske at vi skal vinke farvel til TI, Qualcomm, AMD, Broadcom mf. men så er der også automatisk mere marked til Intel, Samsung, TSMC mf.

  • 0
  • 0
#8 Benny Lyne Amorsen

Dem der virkelig har behovet, køber en helikopter som måske "kun" flyver 200-400 km/t, men så slipper de også for at holde i kø... Det er også en slags bil.

Udfordringen med helikoptere er at der i bedste fald går en mandtime på jorden for hver flyvetime. Dvs. i bedste fald er hastigheden kun 100-200 km/t, men man kan så at sige lade en anden sidde i kø for sig. Selv hvis helikopteren inkl. brændstof ellers er gratis, så er det kun en god idé for dem der er væsentligt højere lønnet end helikoptermekanikere.

Helikoptere skalerer ikke.

  • 0
  • 0
#9 Joe Sørensen

Jeg tror mobile enheder stadig vil køre app lokalt i 2020 og at de stadig vil gøre dette fra batteri. Samtidig tror jeg stadig der vil blive lavet spil til dem som stadig vil have behov for bedre grafik og fysik beregninger.

Med mindre transistorer kommer mindre strømforbrug og hurtigere chips, samt plads til flere transistorer så der kan lægges flere features i samme chip. Og så længe nogen betaler 4000 kr for en telefon hver andet år, så skal der nok være nogle chip producenter der gerne vil producerer dem.

Til gengæld tror jeg at flere chips med features fra forskellige producenter vil blive lagt sammen i samme chip. Fx vil man kunne producerer en chip med nVidia gpu, ARM cpu og lidt DRam i en og samme chip. Og at dette vil være almindelig i 2020.

  • 0
  • 0
#10 Casper Bang

Til gengæld tror jeg at flere chips med features fra forskellige producenter vil blive lagt sammen i samme chip. Fx vil man kunne producerer en chip med nVidia gpu, ARM cpu og lidt DRam i en og samme chip. Og at dette vil være almindelig i 2020.

Du har ret, men sådan er det vel allerede i dag og hedder SoC (System on Chip). En Apple iPhone 5S har en A7 SoC produceret af Samsung. Udvalgt af Apple, har denne et CPU/FPU design fra ARM, GPU fra Imagination, memory controller, RAM (1GB LPDDR3), NAND flash, SATA, eMMC, GPS, lyd, HDMI mm. Det samme ser vi med desktop CPU'er, hvor du ikke længere finder ekstern cache, northbridge eller GPU. I dag findes kun en kraftig reduceret southbridge på motherboarded, som klarer et par få I/O- og integrations-opgaver.

  • 0
  • 0
Log ind eller Opret konto for at kommentere