كيف سيؤثر موت سرام على مستقبل أجهزة الكمبيوتر

في ديسمبر ، أظهرت عملية تسمك 3 نانومتر عمليا أي تحسن في الكثافة على عقدة 5 نانومتر السابقة للشركة فيما يتعلق بكثافة سرام. طرح المنشور سؤالا واحدا بسيطا: هل شهدنا للتو وفاة سرام? على الأقل في رأي ويكي تشيب ، ” التوسع التاريخي قد مات رسميا.”

هذه الفكرة لها تداعيات هائلة على صناعة التكنولوجيا بأكملها ، وستشعر آثارها في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى لسنوات قادمة. ولكن قد تسأل نفسك ماذا يعني كل هذا وما إذا كان يجب عليك الاهتمام. من أجل فهم كيف سيؤثر “موت سرام” على أجهزة الكمبيوتر الشخصية وكيف سيتعامل مصممو الرقائق معها ، نحتاج إلى التحدث عن العقد وقانون مور وذاكرة التخزين المؤقت.

كان قانون مور يحتضر تدريجيا ، والآن فجأة

قانون مور هو معيار صناعة أشباه الموصلات للنجاح ويرى أن الرقائق الأحدث يجب أن تحتوي على ضعف كمية الترانزستورات مقارنة بالرقائق التي كانت عليها قبل عامين. إنتل ، أمد ، ومصممي رقاقة أخرى تريد التأكد من أنها مواكبة قانون مور ، والفشل في مواكبة يعني فقدان الميزة التكنولوجية للمنافسين.

نظرا لأن المعالجات يمكن أن تكون كبيرة جدا ، فإن الطريقة الوحيدة الموثوقة لزيادة عدد الترانزستور هي تقليصها وتعبئتها معا بشكل أكثر كثافة. العقدة أو العملية هي الطريقة التي تصنع بها الشركة المصنعة لأشباه الموصلات (وتسمى أيضا فابس والمسابك) شريحة ؛ عادة ما يتم تعريف العقدة بحجم الترانزستور ، لذلك كلما كان أصغر كلما كان ذلك أفضل. كانت الترقية إلى أحدث عملية تصنيع دائما طريقة موثوقة لزيادة عدد الترانزستور والأداء ، وعلى مدى عقود ، تمكنت الصناعة من تلبية جميع التوقعات.

لسوء الحظ ، ظل قانون مور يحتضر لسنوات حتى الآن ، منذ حوالي عام 2010 عندما وصلت الصناعة إلى علامة 32 نانومتر. عندما حاولت أن تذهب أبعد من ذلك ، اصطدمت بجدار من الطوب. كافح كل بنك فاب تقريبا من تسمك إلى سامسونج إلى غلوبال فاوندريز لتطوير أي شيء أصغر من 32 نانومتر. في النهاية ، تم تطوير تقنيات جديدة جعلت التقدم ممكنا مرة أخرى ، لكن الترانزستورات لم تعد أصغر بنفس الطريقة التي اعتادت عليها. لم يعد اسم العقدة يعكس مدى صغر حجم الترانزستور بالفعل ، ولم تعد العمليات الجديدة تحقق مكاسب الكثافة التي اعتادوا عليها.

اصطدمت الصناعة بجدار من الطوب عندما حاولت الذهاب إلى أبعد من علامة 32 نانومتر في عام 2010.

إذن ما الأمر مع عقدة 3 نانومتر في تسمك? حسنا ، هناك نوعان رئيسيان من الترانزستورات الموجودة في معالج نموذجي: تلك الخاصة بالمنطق وتلك الخاصة بـ سرام ، أو ذاكرة التخزين المؤقت. وكان المنطق أسهل لتقليص من ذاكرة التخزين المؤقت لفترة من الوقت (ذاكرة التخزين المؤقت هو بالفعل كثيفة حقا) ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي رأينا مسبك مثل تسمك تفشل في تقليص ذلك على الإطلاق في عقدة جديدة. ومن المتوقع وجود متغير من 3 نانومتر مع كثافة ذاكرة التخزين المؤقت أعلى بكثير في مرحلة ما ، ولكن تسمك ضرب بالتأكيد نقطة انعطاف حيث التحجيم هو بسيط جدا ، وغيرها من القوات المسلحة البوروندية قد تواجه نفس المشكلة.

لكن المشكلة لا تتعلق فقط بعدم القدرة على زيادة مقدار ذاكرة التخزين المؤقت دون استخدام مساحة أكبر. يمكن أن تكون المعالجات كبيرة جدا فقط ، وأي مساحة تشغلها ذاكرة التخزين المؤقت هي مساحة لا يمكن استخدامها للمنطق ، أو الترانزستورات التي تؤدي إلى مكاسب أداء مباشرة. في الوقت نفسه ، تحتاج المعالجات التي تحتوي على المزيد من النوى والميزات الأخرى إلى مزيد من ذاكرة التخزين المؤقت لتجنب الاختناقات المتعلقة بالذاكرة. على الرغم من أن كثافة المنطق تستمر في الزيادة مع كل عقدة جديدة ، فإنه قد لا يكون كافيا للتعويض عن عدم وجود التحجيم سرام. قد تكون هذه الضربة القاتلة لقانون مور.

كيف يمكن للصناعة حل مشكلة سرام

هناك ثلاثة أهداف المعالجات عالية الأداء تحتاج إلى تلبية: حجم محدود ، مطلوب ذاكرة التخزين المؤقت ، وسوف العقد الجديدة لم تعد تقلل من حجم ذاكرة التخزين المؤقت كثيرا على كل حال. في حين أنه من الممكن زيادة الأداء من خلال التحسينات المعمارية وسرعات الساعة العالية ، فإن إضافة المزيد من الترانزستورات كانت دائما الطريقة الأسهل والأكثر اتساقا لتحقيق زيادة سرعة الأجيال. من أجل التغلب على هذا التحدي ، يجب تغيير أحد هذه الأساسيات.

كما اتضح ، هناك بالفعل حل عملي تماما لمشكلة سرام: تشيبليتس. إنها التكنولوجيا التي تستخدمها أيه إم دي منذ عام 2019 لوحدات المعالجة المركزية لسطح المكتب والخادم. يستخدم تصميم الشرائح قطعا متعددة من السيليكون (أو يموت) ، ولكل قالب وظيفة واحدة أو بضع وظائف فقط ؛ قد يكون لدى البعض نوى على سبيل المثال. هذا يتعارض مع التصميم المتجانس حيث يكون كل شيء في قالب واحد.

تشيبليتس الحصول على حول قضية حجم ، وانهم جزء أساسي لماذا أمد كانت قادرة على مواكبة قانون مور. تذكر أن قانون مور لا يتعلق بالكثافة ، بل عدد الترانزستور. باستخدام تقنية تشيبليت ، تمكنت أيه إم دي من إنشاء معالجات بمساحة إجمالية تزيد عن 1000 مم 2 ؛ ربما يكون تصنيع وحدة المعالجة المركزية هذه في قالب واحد مستحيلا.

الشيء الوحيد الأكثر أهمية فعلت أمد أن يخفف من قضية ذاكرة التخزين المؤقت هو وضع ذاكرة التخزين المؤقت على يموت الخاصة بها. ذاكرة التخزين المؤقت الخامس داخل ريزن 7 5800/3 د و تشيبليتس الذاكرة في هي مثال على تشيبليتس ذاكرة التخزين المؤقت في العمل. فمن المرجح أن أمد رأى الكتابة على الحائط منذ ذاكرة التخزين المؤقت كان من الصعب أن يتقلص لسنوات حتى الآن ، والآن أن ذاكرة التخزين المؤقت يمكن تقسيمها من كل شيء آخر ، فإنه يترك مساحة أكبر ل تشيبليتس أكبر مع المزيد من النوى. يموت ر 7900 زتكس الرئيسي هو فقط حوالي 300 مم 2 ، مما يعني أن هناك الكثير من الغرفة لأيه إم دي لجعل يموت أكبر إذا كان يريد.

تشيبليتس ليست الطريقة الوحيدة ، على الرغم من. الرئيس التنفيذي لشركة نفيديا مؤخرا . تعتمد الشركة نفسها على تقنية الذكاء الاصطناعي الخاصة بها لتحقيق أداء أكبر دون الحاجة إلى الابتعاد عن التصميم الأحادي. أحدث الهندسة المعمارية أدا هو نظريا عدة مرات أسرع من الجيل الماضي أمبير بفضل ميزات مثل دلس 3. ومع ذلك ، سنرى في السنوات القادمة ما إذا كان يجب الحفاظ على قانون مور على قيد الحياة أو ما إذا كانت التقنيات الجديدة يمكن أن تعكس فوائد الأداء لإضافة المزيد من الترانزستورات دون الحاجة إلى إضافة أي منها.