پتنت اپل، آينده احتمالي تراشه‌هاي اين شركت را به ‌تصوير مي‌كشد

اپل به‌تازگي پتنتي ثبت كرده است كه در آن شاهد ساب‌سيستم تركيبي براي حافظه هستيم كه حداقل دو نوع حافظه را شامل مي‌شود: يك نوع DRAM با پهناي باند زياد و تراكم كم به‌ همراه يك نوع DRAM با پهناي باند كم و تراكم زياد. اين پتنت احتمالا نخستين نگاه ما به ايده‌هايي است كه اين شركت براي آينده‌ي سيستم-روي-چيپ (SoC) در سر مي‌پروراند. براساس گزارش تامز هاردور، پتنت اپل ممكن است به طراحي مدل‌هاي بعدي تراشه‌ي M1 ارتباط داشته باشد؛ البته اين نوع طراحي از لحاظ تئوري مي‌تواند در چندين نوع تراشه استفاده شود. 

پتنت‌ها همواره به محصول واقعي تبديل نمي‌شوند؛ اما براساس بازخورد يكي از وكلاي حوزه‌ي پتنت با نام كري كريران، به ‌انديشه متخصصين مي‌رسد اپل به‌سختي تلاش و هزينه كرده است تا بتواند اين تكنيك توليد تراشه را در تعداد زيادي از حوزه‌هاي قضايي سراسر دنيا ثبت كند. اين موضوع نشان مي‌دهد اپل به‌‌طور جدي به عملي كردن اين پتنت فكر مي‌كند و احتمالا تراشه‌ي به‌نمايش‌درآمده در پتنت قرار است به‌صورت جهاني در محصولات اپل حضور پيدا كند. 

مهاجرت اپل از پردازنده‌هاي مركزي اينتل و پردازنده‌هاي گرافيكي مجزاي اي ام دي (AMD) به تراشه‌ي اختصاصي M1 اتفاق بسيار مهمي است. اپل با اين كار معماري CPU رايانه‌هاي سري مك را از x86 به آرم و معماري GPU را از Radeon به معماري نشأت‌گرفته از PowerVR منتقل مي‌كند و همين موضوع باعث ايجاد تحولي محسوس در مك‌ها مي‌شود.

پردازنده‌ي مركزي و پردازنده‌ي گرافيكي مجزا داراي ساب‌سيستم حافظه‌ي (Memory Subsystem) مخصوص هستند؛ اما سيستم-روي-چيپ‌ به‌طور معمول به معماري يكپارچه‌ي حافظه (Unified Memory Architecture - UMA) متكي است. معماري يكپارچه‌ي حافظه در مقايسه ‌با ساب‌سيستم‌هاي مستقل، چندين مزيت به ‌ارمغان مي‌آورد و يك نقطه ضعف بزرگ دارد: در سيستم‌هاي مبتني ‌بر معماري يكپارچه‌ي حافظه، واحدهاي CPU و GPU بايد ظرفيت حافظه و پهناي باند را به ‌اشتراك بگذارند و همين موضوع مي‌تواند در برخي سناريوهاي مشخص، روي عملكرد كلي تراشه اثرگذار باشد.

حافظه‌هاي نوع HBM2 و HBM2E داراي پهناي باند بسيار زياد هستند؛ اما استفاده از آن‌ها در دستگاه‌‌ها هزينه‌بر است و اين نوع حافظه‌ها انرژي زيادي مصرف مي‌كنند و امكان ارتقا دادن آن‌ها توسط متخصص وجود ندارد. متقابلا ساخت ساب‌سيستم حافظه با ظرفيت زياد و پهناي باند كافي براي پردازنده‌ي گرافيكي رده‌بالا با استفاده از حافظه‌هاي مرسوم يا GDDR، هميشه قابل ‌انجام نيست و برخي محدوديت‌ها متوجه شركت‌ها مي‌شود.

اپل براي تزريق بيشترين توانايي‌ به حافظه، پتنتي ثبت كرده است كه طراحي منحصربه‌فردي را نشان مي‌دهد. در اين نوع طراحي شاهد ساب‌سيستمِ تركيبي براي حافظه هستيم كه حافظه‌هاي شبه ‌HBM و حافظه‌هاي شبه ‌DDR را در كنار هم قرار مي‌دهد.

پتنت اپل به‌طور مشخص سيستم-روي-چيپ‌ را پوشش مي‌دهد نه رايانه‌ي شخصي (PC)؛ بدين ترتيب به ‌انديشه متخصصين مي‌رسد تمامي حافظه‌هاي DRAM در پتنت اپل به لايه‌ي زيرين يا به برد اصلي (مين‌برد) لحيم شده‌اند؛ دقيقا همچون تراشه‌هاي LPDDR4X كه اپل در سيستم-روي-چيپ M1 استفاده مي‌كند. معماري تشريح‌شده در پتنت نشان مي‌دهد اپل در حداقل شماري از ساب‌سيستم‌هاي تركيبي حافظه به ‌دنبال استفاده از ماژول‌ استاندارد حافظه نيست. 

اپل در بخش توضيحات پتنت مي‌گويد در برخي از تصاويرِ ثبت‌شده، دو نوع DRAM سيستم حافظه را تشكيل مي‌دهند كه يكي از آن‌ها ممكن است براي پهناي باند و ديگري براي حافظه بهينه‌سازي شوند. هدف اصلي از افزايش پهناي باند و ظرفيت حافظه،‌ قابل ‌درك است و شماري از نسخه‌هاي ساب‌سيستم تركيبي حافظه ممكن است روي بهبود مصرف انرژي تمركز كنند؛ شركت كوپرتينويي ادعا مي‌كند در اين شرايط «راهكاري بسيار كم‌مصرف براي توليد حافظه ارائه مي‌شود كه هم قدرت پردازشي زيادي دارد و هم از پهناي باند زياد استفاده مي‌كند.» 

اپل در دسته‌ي شركت‌هاي توليدكننده‌ي PC قرار مي‌گيرد و به‌طور كلي تمركز اصلي خود را معطوف نوت‌بوك مي‌كند؛ به‌ همين دليل وقتي موضوع كاهش مصرف انرژي را در معماري جديد اپل براي ساب‌سيستم حافظه مشاهده كرديم، اصلا متعجب نشديم. در كنار كاهش مصرف انرژي، بديهي است كه اپل تمايل دارد به پهناي باند و ظرفيت بيشتر براي حافظه دست پيدا كند.

اپل همچون ديگر شركت‌هاي بزرگ حوزه‌ي فناوري در طول هر سال صدها پتنت در حوزه‌هاي مختلف ثبت مي‌كند. شماري از اين پتنت‌ها در نهايت به محصول واقعي تبديل مي‌شوند؛ اما اين اتفاق براي ساير آن‌ها رخ نمي‌دهد. پتنت US10573368B2 اپل ظاهرا در سال ۲۰۱۶ ثبت شده است و سپس شركت كوپرتينويي تلاش كرده سندهاي مرتبط متعددي در بسياري از حوزه‌هاي قضايي سراسر دنيا به ‌ثبت برساند. همان‌طور كه بالاتر اشاره كرديم، اين موضوع مي‌تواند نشان دهد معماري اين پتنت قرار است به‌صورت جهاني در بسياري از محصولات اين شركت مورد استفاده قرار بگيرد. 

كري كريران، وكيل شركت Banner & Witcoff، مي‌گويد پتنت اپل در بسياري از حوزه‌هاي قضايي ثبت شده است كه شامل سازمان ثبت اختراعات اروپا (EP)، ايالات متحده‌ي آمريكا، چين و ژاپن مي‌شود. براساس گفته‌هاي كريران، انجام اين كار هزينه‌هاي زيادي در پي دارد و منطقي‌ترين توضيح اين است كه محصول به‌نمايش‌درآمده در پتنت اهميت زيادي دارد.

نكته‌ي جالب ديگر به نام يكي از مخترعان پتنت مربوط مي‌شود: سوكالپا بيسوا. تامز هاردور مي‌نويسد سوكالپا بيسوا از شركت PA Semi به اپل ملحق شده است و به‌ همين دليل قطعا اطلاعات بسيار زيادي درباره‌ي طراحي پردازنده‌ي مركزي دارد.

پتنت اپل براي ساب‌سيستم تركيبي حافظه تا حد زيادي تحسين‌برانگيز به‌ انديشه متخصصين مي‌رسد؛ اما فكر نمي‌كنيم اين نوع فناوري تركيبي در انحصار اپل باشد. 

پردازنده‌هاي مدرن كلاس سرور اينتل با نام Xeon Scalable مي‌توانند هم‌زمان با ماژول‌هاي SDRAM مرسوم DDR4 به‌همراه ماژول‌هاي (Optane Memory (3D XPoint كار كنند؛ يعني اين پردازنده‌هاي اينتل اساسا مبتني‌ بر ساب‌سيستم تركيبي براي حافظه هستند. پردازنده‌هاي نسل بعد سري Xeon Scalable اينتل كه با كدنام سفاير رپيدز (Sapphire Rapids) شناخته مي‌شوند از حافظه‌ي HBM نيز همراهي مي‌كنند؛ به ‌همين دليل انتظار داريم ساب‌سيستم حافظه‌ي پردازنده‌هاي سري سفاير رپيدز شبيه به آن چيزي باشد كه اپل در پتنتش به‌ نمايش گذاشته است. 

تصوير اصلي مقاله، پردازنده‌ي M1 را نشان مي‌دهد.