اينتل چگونه در سال‌هاي آينده به قانون مور پايبند مي‌‌ماند؟
قانون مور كه توسط گوردون مور، از بنيان‌گذاران اينتل، ارائه شده است اعلام ميكند شمار ترانزيستورهاي روي تراشه‌ها با مساحت ثابت، پس از گذر هر ۲۴ ماه تقريبا دو برابر مي‌شود. اين قانون سال‌ها پيش به‌شكلي ويژه موردتوجه قرار مي‌گرفت و از آن به‌عنوان معياري مهم براي پيش‌بيني آينده‌ي صنعت ميكروالكترونيك ياد مي‌شد. بااين‌حال امروزه بسياري از تحليلگران معقتدند كه به پايان دوران قانون مور نزديك شده‌ايم. با همه‌ي اين‌ها اينتل به‌عنوان يكي از غول‌هاي صنعت تراشه تمامي تلاش خود را به‌كار بسته است تا بتواند ايده‌ي قانون مور را زنده نگه دارد. اينتل به‌منظور زنده نگه داشتن اين قانون مي‌خواهد ۵۰ برابر ترانزيستور بيشتري را نسبت‌به آن‌چه كه امروز مي‌توان در تراشه‌ها جاي داد، وارد تراشه‌هايش كند.
پيشرفت قانون مور در طول تاريخ باعث شده است تراشه‌ها كه در دهه‌ي ۱۹۶۰ ميلادي قطعات بسيار گران‌ارزشي بودند، تا دهه‌ي ۱۹۸۰ ميلادي وارد رايانه‌هاي شخصي شوند؛ به‌علاوه تحليلگران مي‌گويند به‌لطف همين قانون است كه امروزه شاهد استفاده از تراشه‌ها در دستگاه‌هاي ديگري نظير موبايل‌هاي هوشمند، ساعت‌هاي هوشمند، خودروها، تلويزيون‌هاي هوشمند، ماشين‌هاي لباس‌شويي و تقريبا تمامي دستگاه‌هايي كه از انرژي الكتريكي استفاده مي‌كنند هستيم.
در تراشه‌ها الماني با نام ترانزيستور وجود دارد كه به‌منظور پردازش داده‌ها به‌كار مي‌رود. قانون مور ازطريق كاهش ابعاد ترانزيستورها همچنان برقرار است. اينتل مي‌گويد قصد دارد همچنان فرايند كوچك‌سازي ترانزيستورها را ادامه دهد و با انجام كارهايي مثل بسته‌بندي تراشه‌ها در بسته‌هاي چند لايه، تراكم ترانزيستورها را نيز بالاتر ببرد.
اينتل با تمام توان تلاش ميكند قانون مور را زنده نگه دارد
هفته‌ي گذشته مراسم الكترونيكي با نام هات چيپس ۲۰۲۰ (Hot Chips 2020) برگزار شد و اينتل در جريان برگزاري آن، اخبار بسياري مهمي درباره‌ي آينده‌ي پردازنده‌هاي مركزي و پردازنده‌هاي گرافيكي خود اعلام كرد. راجا كودوري، معمار ارشد اينتل و رئيس واحد تجاري كارت گرافيك مجزا در اين شركت كه سال ۲۰۱۷ از AMD جدا شد، در جريان برگزاري رويداد هات چيپس گفت اينتل باور دارد كه طي سال‌هاي آينده مي‌تواند به تراكم بسيار بيشتري براي ترانزيستور تراشه‌ها دست پيدا كند. راجا كودوري اعتقاد دارد كه اين چشم‌انداز دير يا زود رنگ حقيقت به‌خود مي‌گيرد؛ او مي‌گويد براي رسيدن به آن روز ممكن است مجور باشيم يك دهه يا حتي بيشتر صبر كنيم.
اينتل تنها شركتي نبود كه در هات چيپس حضور پيدا كرد؛ شركت‌هاي ديگر حوزه‌ي تجهيزات نيمه‌هادي نيز در مراسم امسال حضور داشتند و اخبار هيجان‌انگيزي درباره‌ي آينده‌ي صنعت تراشه اعلام كردند. AMD، انويديا، گوگل، مايكروسافت، IBM و شماري از استارتاپ‌هاي نسبتا نوپا راهكارهايي را به‌نمايش گذاشتند كه با استفاده از آنها مي‌توان تراشه‌هاي عادي و تراشه‌هاي مخصوص مصارف سازماني را بسيار پيشرفته‌تر كرد. به‌لطف اين پيشرفت‌ها، تراشه‌ها خواهند توانست وظايف هوش مصنوعي، گرافيكي و شبكه را به‌شكلي بهتر به‌انجام برسانند.
كودوري در سخنان خود به روش‌هايي اشاره كرد كه اينتل مي‌خواهد براي جاي دادن ترانزيستورهاي بيشتر درون تراشه، به آنها متكي شود. اينتل خانواده‌ي جديدي از پردازنده‌ها با نام تايگر ليك دارد كه برپايه‌ي ليتوگرافي ۱۰ نانومتري ساخته مي‌شوند و ظاهرا پاييز امسال ازطريق لپ‌تاپ‌ها دردسترس قرار مي‌گيرند. رويكرد اول، سنتي‌ترين رويكرد است كه تمامي شركت‌هاي تراشه‌ساز از آن استفاده مي‌كنند. در روش اول اينتل تلاش ميكند ابعاد ترانزيستورها را كاهش دهد و آنها را در فاصله‌ي كمتري نسبت‌به يكديگر روي تراشه بگذارد. كودوري مي‌گويد اين روش، تراكم ترانزيستورها را به‌ميزان سه برابر افزايش مي‌دهد.
روش دوم، روي آوردن به طراحي جديد براي ساخت ترانزيستورها است. اين طراحي‌هاي جديد باعث مي‌شوند فرايند تبديل ترانزيستورها از قطعات تخت به ساختارهايي سه‌بعدي كه هم‌اكنون در حال پيگيري است، با سرعت بيشتر انجام شود. آن‌طور كه كودوري مي‌گويد، در اين روش تراكم ترانزيستورها چهار برابر مي‌شود.
در مرحله‌ي آخر به نوآوري‌ها در حوزه‌ي بسته‌بندي تراشه‌ها مي‌رسيم. در اين روش به‌لطف فناوري‌هاي به‌روز و پيشرفته، مي‌توان تراشه‌ها را به‌صورت لايه‌لايه روي هم قرار داد. اين روش نيز تراكم ترانزيستورها را چهار برابر ميكند. محاسبات رياضي ساده درنهايت به‌ما نشان مي‌دهد كه اينتل قصد دارد ازطريق روش‌هايي كه به آنها اشاره كرديم، تراكم ترانزيستورهاي روي تراشه را به‌ميزان تقريبا ۵۰ برابر افزايش دهد.
اينتل براي پايبندماندن به قانون مور چالش‌هاي متعددي پيش‌روي خود مي‌بيند
اينتل براي پايبند ماندن به قانون مور، بسيار خوش‌بين است؛ خوش‌بيني اينتل با چالش‌هاي متعددي كه اين شركت طي سال‌هاي گذشته با آنها دست‌و‌پنجه نرم كرده در تضاد است. اينتل در سال‌هاي نه‌چندان دور رهبر بي‌چون‌و‌چراي صنعت توليد تراشه بود، اما امروزه رقباي قدرتمندي همچون AMD دارد كه در برخي حوزه‌ها از آنها جا مانده است. اينتل طي چند وقت اخير براي دستيابي به اهدافِ ازپيش‌تعيين‌شده‌اش با برخي اشكالات مواجه شد. گذار اينتل از تراشه‌هاي مبتني‌بر ليتوگرافي ۱۴ نانومتري به تراشه‌هاي ۱۰ نانومتري به‌جاي دو سال، پنج سال طول كشيد. يك نانومتر معادل يك ميلياردم متر است؛ با قطعات ۱۴ نانومتري، اينتل مي‌تواند حدودا ۷٬۰۰۰ ترانزيستور را در عرض يك موي انسان جاي دهد.
اينتل مدتي پيش در اطلاعيه‌اي غيرمنتظره اعلام كرد روي‌كارآمدن ليتوگرافي هفت نانومتري به‌ميزان ۶ ماه به‌تأخير افتاده است كه با انتقادات شديد مواجه شد. نكته‌ي ديگر اين است كه اپل گفته قصد دارد تراشه‌هاي اينتل را در رايانه‌هاي سري مك كنار بگذارد و در بازه‌ي زماني دو ساله، سراغ استفاده از تراشه‌هاي اختصاصي مبتني‌بر معماري آرم برود. تمامي اين موارد دست‌به‌دست هم داده‌اند تا فشار زيادي به اينتل وارد شود و تيم آبي دوران پرچالشي را بگذارند. اينتل براي جا نماندن از رقابت تصميم گرفته رويكرد كاري خود را تغيير دهد و از اين پس توليد برخي تراشه‌هايش را به رقبا بسپارد؛ تيم آبي در همين راستا با يكي از بزرگ‌ترين رقبايش يعني شركت صنايع نيمه‌هادي تايوان (TSMC) وارد همكاري تجاري شده است.
TSMC حدودا دو سال پيش موفق شد به ليتوگرافي هفت نانومتري دست پيدا كند و امروزه به‌عنوان توليدكننده‌ي تراشهي آيفون‌هاي اپل شناخته مي‌شود. مديران TSMC سال گذشته در يكي از مصاحبه‌هاي مهم خود گفتند قانون مور همچنان زنده است. بااين‌حال برخلاف سال‌هاي گذشته، مراحل پاي‌بندي به قانون مور امروزه هزينه‌هاي جديدي را به شركت‌هايي كه در پي پياده‌سازي پيشرفته‌ترين ليتوگرافي‌ها هستند تحميل ميكند.
كنسول بازي ايكس‌باكس وان در سال ۲۰۱۳، ايكس‌باكس وان ايكس در سال ۲۰۱۷ و ايكس‌باكس سري ايكس كه حدودا چهار ماه ديگر روانه‌ي بازار مي‌شود، همگي داراي تراشههايي با ابعاد تقريبا مشابه هستند. استفاده از تراشه‌هاي هم‌اندازه در گذشته بدين معني بود كه هزينه‌ي توليد آنها نيز مشابه است؛ اما اين قانون در دنياي امروز صدق نمي‌كند. جف اندروز، از طراحان تراشه در مايكروسافت، مي‌گويد تراشهي ايكس‌باكس سري ايكس به‌شكلي محسوس گران‌ارزش‌تر از تراشهي به‌كاررفته در كنسول‌هاي قبلي است.
به‌غير از هزينه‌هاي توليد، چالش ديگري نيز پيش‌روي شركت‌ها قرار مي‌گيرد. موضوع مهم كه نبايد فراموش كرد اين است كه تراشه‌هاي جديد در اغلب اوقات صرفا پردازش برخي وظايف كاري را تسريع مي‌كنند. اين گفته براي وظايفي نظير پردازش‌هاي هوش مصنوعي و پردازش‌هاي گرافيكي بسيار مفيد است، اما زندگي برنامه‌نويسان نرم‌افزار را سخت‌تر ميكند، زيرا برنامه‌نويسان بايد خودشان را با انواع پردازنده‌ها كه به اَشكال مختلف كار مي‌كنند، تطبيق دهند.
اينتل مي‌خواهد با استفاده از نوعي لايه‌ي نرم‌افزاري جديد با نام oneAPI، تنوع يادشده در بين تراشه‌ها را كاهش دهد و كار برنامه‌نويسان را ساده‌تر كند. ساخت oneAPI حركتي درخورتوجه ازسوي اينتل است و اهميت زيادي دارد. اينتل شركتي است كه به‌طور ويژه در حوزه‌ي سخت‌افزار تخصص دارد، بااين‌حال مي‌خواهد ازطريق oneAPI و به‌طور دقيق‌تر با اتكا بر نرم‌افزار، تراشه‌هاي مفيدتري را توليد كند. كودوري در بخشي از سخنان خود در مراسم هات چيپس ۲۰۲۰ گفت هرچه زمان مي‌گذرد، نياز بيشتري به متخصصان نرم‌افزار در تيم‌هاي معماري سخت‌افزاري حس مي‌شود.
مراسم هات چيپس امسال دركنار مواردي كه گفتيم شامل اخبار مهم ديگري بود كه براي علاقه‌مندان به صنعت تراشه اهميت زيادي دارند. اينتل در بخشي از مراسم، جزئيات معماري پردازنده‌هاي خانواده‌ي تايگر ليك را تشريح كرد. اينتل مي‌گويد خانواده‌ي تايگر ليك از نوعي فناوري جديد با نام DVFS (مقياس‌گذاري ولتاژ و فركانس به‌صورت پويا) براي كاهش مصرف انرژي استفاده ميكند. نحوه‌ي طراحي به‌گونه‌اي است كه قطعات مختلف تراشهي اينتل مي‌توانند براي انجام وظايف خاص، با قدرت پردازشي متفاوت كار كنند. اين يعني اگر يك كار خاص به قدرت پردازنده‌ي مركزي نياز بيشتري داشته باشد، تراشه به‌صورت خودكار فعاليت برخي قطعات ديگر را كند يا آنها را به‌طور كلي خاموش ميكند تا انرژي بيشتر دراختيار پردازنده‌ي مركزي قرار بگيرد. اينتل با سيستم جديدي كه طراحي كرده، بسته به وظايف كاري، قدرت را در بين هسته‌هاي پردازشي، سيستم حافظه و ديگر قطعات اولويت‌بندي ميكند.
AMD نيز در هات چيپس حضور داشت. تيم قرمز ادعا كرد پردازنده‌هاي خانواده‌ي رايزن ۴۰۰۰ كه با كدنام رنوير شناخته مي‌شوند، نخستين پردازنده‌هاي دنيا هستند كه هشت هسته‌ي پردازشي را در لپ‌تاپ‌هاي فوق باريك قرار مي‌دهند. اينتل در ابتدا براي ۶ هسته هدف‌گذاري كرده بود، اما با مطالعه بيشتر به اين نتيجه رسيد كه استفاده از هشت هسته كار بهتري است.
IBM در مراسم هات‌چيپس از پردازنده‌ي هفت نانومتري Power10 پرده‌برداري كرد كه شامل ۱۸ ميليارد ترانزيستور است و سال آينده در قالب سرورهاي عظيم Unix دردسترس قرار مي‌گيرد. سازمان‌ها مي‌توانند چندين تراشهي Power10 را كنار هم قرار دهند تا به قطعه‌ي پردازشي قدرتمندي با ۲۴۰ هسته دسترسي پيدا كنند. همچنين استارتاپي با نام لايت‌مَتِر تراشهي Mars را براي تسريع پردازش‌هاي هوش مصنوعي معرفي كرد.
هم انديشي ها