«Работа идет на уровне отдельных атомов»

На фоне разговоров о том, что «стандартная электроника» себя исчерпала и наращивать мощность микросхем уже сама природа не позволяет, корпорация «Интел» объявила о начале массового производства новых скоростных процессоров.

Традиционные микросхемы уйдут в прошлое. Но не очень скоро

Фото: Tomas Del Amo / Getty Images

Компьютерный гигант заявил, что машины, построенные по традиционным технологиям, в ближайшее время станут еще более быстрыми, а мощность будет наращиваться каждые два года, как и предсказано так называемым «законом Мура». Его сформулировал еще в 1965 году основатель «Интела» Гордон Мур, объявивший тогда, что число транзисторов на микросхеме (а значит, и быстродействие) будет увеличиваться вдвое каждые два года.

Эта формула исправно работала несколько десятилетий, столь же исправно росли и ожидания «неизбежного тупика» традиционной модели: увеличивать до бесконечности число транзисторов на одной микросхеме невозможно физически, рано или поздно этот вектор развития прервется. «Интел», однако, этот вектор продлевает и сообщает о готовности уже со следующего года выпускать новые скоростные процессоры с расстоянием в 10 нанометров между схемами и двухгодичным «шагом обновления».

Прокомментировать эту новость «Огонек» попросил директора Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ Владимира Воеводина.

— Получается, «закон Мура», несмотря на всеобщий скепсис, все же работает?

— «Закон Мура» говорит о том, что количество транзисторов удваивается примерно каждые полтора-два года. Для нас, компьютерщиков, это означает, что в современных компьютерах увеличивается количество ядер, увеличивается степень параллельности, за счет чего растет производительность. Intel заявляет, что приступает к технологии 10 нм (нанометров), но ее конкурент — компания AMD — уже выпускает процессоры по технологии 7 нанометров. Если компании найдут новые технические решения и продвинутся еще дальше — к 5 нанометрам, привычные технологии еще какое-то время смогут развиваться стандартным путем.

— А есть ли все-таки у «закона Мура» предел?

— Конечно, есть. И именно это широко обсуждается на самых разных уровнях — от теоретиков до тех, кто непосредственно занят производством. Уже сейчас работа по миниатюризации идет на уровне отдельных атомов, очевидно, что в скором времени этот процесс остановится и тогда нужно будет искать и осваивать какие-то новые физические законы.

Собственно, сейчас весь компьютерный мир уже, по сути, живет в «постмуровской эпохе» — ученые задаются вопросом: как мы будем строить компьютеры, когда уже не сможем опираться на существующие стандартные технологии? На этот счет есть совершенно разные идеи.

Пытаются, например, создать нейроморфные компьютеры, которые будут работать примерно так, как работает мозг. Хотя на самом деле никто не знает, как он работает, уже существуют машины, симулирующие отдельные процессы, которые выполняет мозг. Так что поиск широкий, промежуточные результаты иногда получаются интересными, но реальной альтернативы действующей «классике» пока нет.

— Стало быть, будем налаживать производство наноразмерных микросхем?

— Ну да, кто-то будет налаживать. Для создания «стандартных» транзисторов с 10 нанометрами между схемами нужны фабрики, стоимость которых исчисляется миллиардами долларов. Это очень сложно и очень дорого. Такие заводы штучные, их очень немного в мире. Еще меньше компаний, которые могут производить технологии для обеспечения производственного процесса — «укладки» миллиардов транзисторов на столь малой площади таким образом, чтобы они работали все вместе и создавали логику кристалла. Кроме того, нужно каким-то образом организовать этот процесс на конвейере, чтобы такие микросхемы окупались.

— Они будут окупаться, если на них есть устойчивый спрос. Он есть?

— Конечно. И этот спрос велик. Сейчас есть задачи, для которых существующих компьютеров не хватает, есть задачи, которые требуют гораздо более мощных систем.

— О какого рода задачах вы говорите?

— Ну, например, вряд ли многие задумываются над тем, что современные лекарства могут появляться благодаря суперкомпьютерному дизайну препаратов. То есть первичный этап выбора того или иного вещества — основы для будущего лекарства — осуществляется с помощью суперкомпьютеров. Чем они мощнее и быстрее, тем эффективнее результат. Или, допустим, хочется сделать так, чтобы какой-то мощный кристалл имел бы минимальные размеры, чтобы его можно было внедрить куда угодно. Важна (иногда критически) и скорость обработки информации — чем совершеннее процессор, тем она выше. Каждый шаг в технологическом развитии расширяет горизонт, снимает ограничения, открывает новые возможности. Наш обычный смартфон, который лежит в кармане, — это по своей производительности и мощности суперкомпьютер, который 20 лет назад считался вершиной прогресса. А если сравнить с БЭСМ-6 или с компьютером CDC-6600 1960-х годов, то все наши планшеты в миллион раз быстрее.

— В России сейчас работает несколько суперкомпьютеров, один из них, «Ломоносов», построен для МГУ. Какие процессоры стоят там?

— Суперкомпьютерный комплекс Московского университета состоит из суперкомпьютера «Ломоносов» с производительностью 1,7 петафлопс и «Ломоносов-2» с производительностью порядка 5 петафлопс. Стоят два типа процессоров, одни — многоядерные процессоры от компании Intel, другие — от компании NVIDIA, это графические процессоры.

— Они будут заменяться по мере обновления или пока что их возможностей хватает?

— Ну что вы, катастрофически не хватает! Потребность в компьютерных ресурсах высокой мощности невероятно велика, а очереди заданий пользователей (их многие сотни) огромны. Если же речь об обновлении, то это вопрос финансов и приоритетов, суперкомпьютерные технологии дороги, но крайне необходимы любому высокоразвитому обществу.

— Есть ли какие-то подвижки в России в сфере производства своих процессоров и микросхем? Или пока что мы закупаем все на Западе?

— Конечно, у нас тоже что-то развивается. Есть несколько компаний, несколько линеек, которые и технологии отрабатывают, и развиваются быстро. Есть, например, компания МЦСТ, которая делает процессоры из серии «Эльбрус», процессоры делает и компания ЭЛВИС, еще интересные процессоры создаются в Институте экспериментальной физики… А если смотреть на картину в целом, то… Знаете, я люблю цитировать девиз американской неправительственной организации «Совет по конкурентоспособности»: «В конкурентной борьбе побеждает тот, кто победит в вычислениях». Так вот, чтобы победить, государству нужно реально вкладываться в национальную суперкомпьютерную инфраструктуру.