Графические процессоры возьмут 20 Тфлопс к 2015 году
Длительное время основной тенденцией развития интегральных микросхем - центральных и графических процессоров - оставалось увеличение их скоростных показателей при однопоточном режиме работы. В течение более чем двадцати лет такой подход позволял увеличивать производительность микропроцессоров в среднем на 50% ежегодно. Однако такое развитие микросхем прекратилось в 2002 году, когда на смену одноядерным и "однопоточным" решениям пришли многоядерные процессоры для одновременной обработки двух и более потоков команд и данных. Смена курса позволила увеличивать производительность процессоров уже на 70% каждый год, и в ближайшее время ситуация вряд ли существенно изменится.
Именно такую мысль выразил руководитель исследовательских проектов и вице-президент по разработкам компании NVIDIA Уильям Дэлли (William J. Dally), занимающий еще должность профессора Стэндфордского Университета. Но не менее интересным является его взгляд на будущее интегральных микросхем, в частности, графических процессоров компании NVIDIA. Развитие тенденции увеличения количества вычислительных блоков продолжится еще в течение нескольких лет, что приведет к появлению к 2015 году графического процессора, оснащенного несколькими тысячами ядер.

Intel TeraScale - 80-ядерный процессор уже в лаборатории
По его прогнозу, к этому сроку компания NVIDIA сможет разработать процессор с пятью тысячами вычислительных блоков, что позволит добиться производительности в 20 терафлопс. Для сравнения, большинство суперкомпьютеров, входящих сегодня в список пятисот самых мощных вычислительных систем в мире, обладают пиковой производительностью в несколько десятков терафлопс. Другими словами, один лишь графический процессор для настольных компьютеров через несколько лет сравняется с производительностью целого вычислительного комплекса.

Инженеры работают над подготовкой 22-нм техпроцесса, освоение 11-нм не за горами
Разумеется, одной из основных задач в данном случае станет разработка технологии изготовления столь сложных интегральных микросхем. Согласно прогнозам Уильяма Дэйли, к 2015 году графические процессоры будут изготовляться по 11-нм техпроцессу, что позволит размещать на небольшом полупроводниковом кристалле миллиарды транзисторов.

IBM уже экспериментирует с оптическими межсоединениями нескольких ядер на кристалле
Но нельзя забывать, что только лишь миниатюризацией микросхем не обойтись. Не менее важно удержать выделяемую графическим процессором мощность в разумных пределах - вряд ли TDP процессоров должен быть значительно выше того уровня, на котором остановились современные микрочипы. Наиболее проблемной зоной здесь являются проводящие компоненты, играющие значительную роль в тепловыделении микросхемы. Понятно, что общеупотребимые сегодня металлические проводники должны уступить место более совершенным вариантам. В частности, Уильям Дэйл упоминает переход на технологию оптических межсоединений. Можно вспомнить и последние открытия, касающиеся уникальных свойств графеновых проводников, которые оказываются в тысячи раз лучше медных. Впрочем, пока серьезных подвижек, говорящих о возможности скорой коммерциализации новейших технологий, нет - разработки пока находятся на стадии лабораторных проектов с не очень ясным сроком выхода на мировой рынок. Ясно одно - интегральные микросхемы в ближайшем будущем станут гораздо миниатюрнее, производительнее своих современных аналогов. А вот за счет каких открытий удастся удержать их энергопотребление, инженерам еще предстоит выяснить.
Александр Бакаткин