2040年までに、コンピューターは世界が発電できる以上の電力を必要とするだろう

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2040年までに、コンピューターは世界が発電できる以上の電力を必要とするだろう

半導体工業会は今月初め、大々的な宣伝もなく、ムーアの法則の将来についていくぶん暗い評価を発表した。同時に、数十年前に策定された国際半導体技術ロードマップ(ITRS)に「最後の一杯」を捧げたとも述べた。

業界は1990年代から2年ごとにロードマップを作成し、当時は最先端チップベンダーが19社ありました。現在では、Intel、TSMC、Samsung、Global Foundriesの4社のみとなり、ロードマップを作成するべき領域が多すぎるため、昨年作成され今月正式に公開された最新のITRSが最後のロードマップとなります。

このグループは最近、業界が物理学ではなく経済性こそがムーアの法則の障害となる地点に近づいていると示唆した。トランジスタの微細化が10ナノメートルを下回るほど、経済的に製造することが困難になるのだ。

そのため、2020 年以降は、トランジスタを 3 次元的に積み重ねて、熱をあまり集めずにトランジスタを存続させることが重視されるようになるでしょう。

同協会は、いわば最後の報告書を提出する中で、コンピューティングはムーアの法則を維持することよりもはるかに深刻な多くの危機に直面していると述べている。

最大の問題は電力です。世界のコンピューティングインフラはすでに世界の電力のかなりの部分を使用しており、ITRSによると、現在の傾向は自制的であり、下のグラフが示すように、2040年までにコンピューティングには世界が生産できる以上の電力が必要になるでしょう。

コンピューティングエネルギー

私たちには力がない:ITRSのエネルギー消費予測は楽観的ではない

もう一つの問題は、半導体業界が単独ですべてをこなすには、あまりにも多くの課題を抱えていることです。消費電力以外にも、産官学の会議が重要視する7つの研究分野が挙げられています。サイバーフィジカルシステム、インテリジェントストレージ、リアルタイム通信、多層かつスケーラブルなセキュリティ、製造、「インサイト」コンピューティング、そしてIoTです。

四半世紀前、研究の優先順位を決めるのは容易そうに見えました。マイクロプロセッサ、メモリ、ストレージ、通信技術はどれも予測可能な軌道を描いているように見えました。そのため、業界のコンセンサスを得るのは比較的容易でした。

研究の優先事項リストで明らかなのは、機能サイズやクロック速度に焦点を当てるだけではもはや十分ではないということです。ITRSは、アプリケーションが設計を主導する方向への変化を記録しています。この変化について議論する中で、IEEE Spetrumは、半導体企業ではなく、大手顧客(Google、Apple、Samsung、設計会社Qualcommなど)が主導権を握っていることにも言及しています。

業界のベンダー数が少なく、やるべきことのリストが非常に多いため、ITRS は、業界が支援なしでは研究の優先順位を設定することはできないと述べています。

政府、産業界、学界を含む米国の半導体コミュニティは、パートナーシップと重点的な資金提供を通じてのみ、これらの重要なステップを踏むことができます。国家コンピューティング・インサイト技術エコシステム・イニシアチブは、積極的な研究課題の開発と新たな知識の飛躍的な進歩を支援します。コミュニティは協力して、急速に発展する機会を活用し、IT革命を再起動、拡大、そして拡張し、それによって米国が強力かつ長期的な情報技術リーダーシップを確立する必要があります。

この取り組み(略して N-CITE)は、1 月に同グループが国家戦略コンピューティング イニシアチブ (NCSI) の一部となるべきだと発言した際に予告されていました。®

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