تلاش Intel برای زنده نگه داشتن قانون مور

تلاش Intel برای زنده نگه داشتن قانون مور

اینتل در حال تغییر روش اندازه‌گیری پیشرفت‌های تکنولوژی پردازنده‌هایش است تا قانون Moore را مانند قبل سرپا نگاه دارد؛ نشان اختصاصی اینتل یعنی قانون مور که بیش از 50 سال قدمت دارد در چالش کاهش اندازهٔ فیزیکی تراشه‌ها در حال تغییر شکل است. بسیاری از صاحب نظران معتقدند که قانون مور در حال از بین رفتن است اما اینتل تلاش می‌کند تا آن را زنده نگه دارد. ناگفته نماند این قانون توسط گوردن مور -یکی از بنیان‌گذاران اینتل- ارائه شد که نتیجهٔ آن ساخت تراشه‌های کوچک‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر است. برای آشنایی بیشتر با راه‌کار این شرکت فناورانه در ارتباط با زنده نگاه داشتن Moore's Law، در ادامه با سکان آکادمی همراه باشید.

اینتل قصد دارد طرز محاسبهٔ پیشرفت‌های تکنولوژیکی‌اش را تغییر دهد تا بتواند به برقراری قانون مور در زمینهٔ اقتصادی و اندازهٔ تراشه‌ها پایبند بماند؛‌ در اصل، این شرکت با بکارگیری سلول‌های عریض‌تر، در حال تغییر نحوهٔ اندازه‌گیری تراکم منطقی ترانزیستورها است. به گفته Stacy Smith معاون اجرایی خط تولید، بهره‌برداری و فروش اینتل:

قانون مور هنوز نمرده، حداقل برای ما.

به طور کلی، قانون مور بیان می‌کند که «هزینهٔ ساخت تراشه‌ها پیوسته کاهش می‌یابد در حالی که امکانات آن در حال افزایش است.» تفسیر شرکت اینتل از قانون مور تابه‌حال چندین بار دستخوش تغییر شده است. در ابتدا، شرکت اینتل در هر 18 ماه تعداد ترانزیستورها را ۲ برابر می‌کرد، سپس این بازه به هر ۲ سال رسید. اخیراً هم فرایند ساخت تراشه‌های 14 نانومتری، ۳ سال به طول انجامید که در نتیجه برخی کارشناسان بر این باور شدند که قانون مور در حال مردن است.

با بکارگیری اندازه‌گیری‌های جدید، اینتل قدرت خود را دربارهٔ این‌که پیشرفت‌هایشان باعث شده قانون مور را کنار بزنند، به رخ می‌کشد؛ این شرکت همچنین اعلام کرده که هزینهٔ ساخت به ازای هر ترانزیستور را با ایجاد هر نسل جدید به نصف می‌رساند، که با قانون مور هم‌خوانی دارد.

در رابطه با معیارهای اندازه‌گیری جدید، پیش‌بینی‌هایی انجام شده که اینتل باید راجع به آن‌ها احتیاط کند؛ این شرکت در حال ارائهٔ تغییرات متنوع و معرفی معماری‌های بیشتری برای هر یک از تراشه‌های روی خط تولید خود است و این کار باعث می‌شود رسیدن به مراحل بعدی در توسعهٔ محصولات، آرام‌تر پیش برود و به تعویق بیفتد.

در سال پیش رو، اینتل قصد دارد تراشه‌های 10 نانومتری تولید کند که پیش‌بینی می‌شود این فرایند تقریباً 3 سال ادامه داشته باشد؛ پس از آن نیز این کمپانی دست به ساخت مدل‌های 7 نانومتری می‌زند و طبق گفته خانم Smith، در آن مقطع امکان پیشرفت به مدل‌های 5 نانومتری نیز وجود خواهد داشت.

درحالی که اینتل بیش از یک دهه در ساخت این چیپ‌ها پیشتاز بود، رفته‌رفته شرکت‌های رقیب هم به این شرکت خواهند رسید؛ به طور مثال، سامسونگ برای دیوایس‌های موبایلی‌اش تراشه‌های 10 نانومتری می‌سازد، کوالکام نیز با مدل اسنپدراگون 835 پا به میدان گذاشته که به عقیدهٔ اینتل، این تراشهٔ 14 نانومتری به خوبی نمونه‌های 10 نانومتری Samsung و GlobalFoundries کار می‌کند.

به گفته Nathan Brookwood یکی از تحلیل‌گران اصلی Insight 64، فرمول جدید اینتل دربارهٔ قانون مور، تلاشی از طرف این کمپانی است تا زمان از دست رفته و انتقال پر دردسرشان را از تراشه‌های 22 نانومتری به 14 نانومتری جبران کند.

مشکلات پیش آمده طی ساخت نمونهٔ 14 نانومتری در سال 2014 به این معنی است که اینتل نتوانست هزینه و تراکم ترانزیستورها به میزانی که می‌خواست برساند. طی بلوغ پروسهٔ ساخت تراشه‌های 14 نانومتری، اینتل تصمیم گرفت معیارهای اندازه‌گیری خود را تغییر دهد و به‌ نوعی قصد دارد سوئیچ استارت قانون مور را بچرخاند چراکه سرعت به‌روزرسانی‌های اخیر باعث شد تا دربارهٔ نحوهٔ اندازه‌گیری این پیشرفت‌ها تجدید نظر صورت گیرد.

بروکوود معتقد است که «این کار تا اندازه‌ای معقول به نظر می‌رسه» و اینتل همچنان در میزان تراکم تراشه‌های خود از رقبا جلو می‌ماند. اینتل در تعداد گیت‌ها و متال‌پیچ‌ها، هنوز هم برتری دارد و به همین دلیل تراشه‌هایش تراکم بیشتری دارند.

این شرکت قصد دارد هر سال معماری‌های جدیدی از تراشه‌های پی‌سی و سرور ارائه کند که کارایی آن‌ها در هر نسل حداقل 15 درصد بهبود می‌یابد. مدل‌هایی که در آینده به بازار می‌آیند، هشتمین نسل از نظر هسته در تراشه‌های 14 نانومتری هستند و از نظر معماری تراشه نیز چهارمین نمونه این فناوری به حساب می‌آیند. اینتل امسال قصد دارد تراشه‌های مخصوص پی‌سی با نام Cannon Lake را بر پایهٔ فناوری 10 نانومتری به بازار عرضه کند و نتیجه این‌که این شرکت دو مدل 14 نانومتری و 10 نانومتری را هم‌زمان به بازار عرضه خواهد کرد (البته این کار احتمالاً مشکلاتی در زمینه برندینگ به‌وجود خواهد آورد و باعث سردرگمی خریداران دربارهٔ جدیدترین و بهترین پردازنده‌های اینتلی خواهد شد!)

اینتل ماه گذشته اعلام کرد که از این پس روی مزایا و بازده پردازنده‌ها بیشتر تأکید خواهد شد و در معرفی پردازنده‌های جدید کمتر به تکنولوژی ساخت آن‌ها اشاره خواهد شد.

طی چهار سال گذشته، اینتل از اندازه‌گیری به روش «تیک-تاک» فاصله گرفته است؛ در این روش، نسل پردازنده‌های جدید «تیک» بودند و معماری‌های جدید «تاک» به عنوان مثال، ابتدا نسل 22 نانومتری با نام Ivy Bridge -به عنوان تیک- در سال 2012 معرفی شد و سپس مدلی با نام Haswell در همین نسل -به عنوان تاک- در سال 2013 معرفی شد. البته از سال 2014 مرحله‌ای به این دو اضافه شد به نام «رفرش» که طی آن مدل‌های بهینه‌تر معرفی می‌شدند. از این پس، روش فوق دیگر استفاده نخواهد شد و در روش جدید که از آن به عنوان «هایپر اسکیلینگ» نام برده می‌شود، از علامت‌های + و ++ برای نشان دادن پیشرفت‌های به دست آمده در نمونه‌های 14 و 10 نانومتری استفاده خواهد شد (درواقع، هایپر اسکیلینگ به اینتل این امکان را می‌دهد بدون عجله برای معرفی نسل جدیدتر، به ابداع و بهبود معماری‌های موجود بپردازد.)

به گفته Kaizad Mistry، معاون و مدیر بخش توسعه تکنولوژی منطق در اینتل، تکنیک‌های لیتوگرافی‌های جدید مثل Quad-Patterning به اینتل کمک می‌کند تا از منافع اقتصادی که در قانون مور بیان شده استفاده بهتری به‌عمل آورد و این کار باعث افزایش تراکم ترانزیستور می‌شود که به خودی خود بهبود کارایی و کاهش مصرف انرژی را به دنبال دارد.

اینتل در نظر دارد با هر اصلاح در تراشه‌های 10 نانومتری یعنی هر + و ++ جدید، به پیشرفت 15 درصدی در پرفومنس تراشه‌ها برسد؛ این شرکت همچنین می‌خواهد اندازهٔ تراشه‌ها را کاهش دهد تا جا برای ترکیب با واحد I/O، واحد Logic و بلاک‌های SRAM باز شود.

اینتل کاری را انجام می‌دهد که خودش آن را «Aggressive Pitch Scaling» می‌نامد، به این صورت که سیم‌ها، ترانزیستورها و بخشهای مرتبط با سه‌بعدی را به هم نزدیک‌تر نماید. نتیجهٔ آن، روی معماری 10 نانومتری کمک می‌کند تا تراکم ترانزیستور به 2.7 برابر بهتر از نمونه‌های 14 نانومتری برسد و این پیشرفت به گفته اینتل، خیلی بالاتر از میانگین قانون مور است.

این شرکت سازندهٔ تراشه همچنین قصد دارد قابلیت ترکیب و مطابقت هسته‌های مختلف را در یک سیستم-روی-تراشه یا SoC واحد بیاورد و این در حالی است که این هسته‌ها می‌توانند طی فرایندهای مختلفی ساخته شده باشند. این کار بسیار شبیه به طراحی و پیاده‌سازی تراشه‌های ARM است که در آن CPUها، مودم‌ها، پردازنده‌های گرافیکی و هسته‌های دیگر داخل یک تراشه قرار می‌گیرند.

منبع


مرتضی صمدی