Historisk set har CPU'er hurtigt øget ydeevnen i overensstemmelse med den uformelle "Moores lov". Moores lov er en observation af, at antallet af transistorer i processorer, og dermed processorkraften, fordobles stort set hvert andet år.
Moores lov holdt ret konsekvent i årtier, siden den først blev fremsat i 1965, primært på grund af processorproducenter, der gjorde løbende fremskridt med hensyn til, hvor små de kunne gøre transistorerne. Formindskelse af processortransistorstørrelsen øger ydeevnen, fordi flere transistorer så kan passe ind i et mindre rum, og fordi mindre komponenter er mere strømbesparende.
Moores lov er død
Realistisk set ville Moores lov dog aldrig holde for evigt, da det bliver sværere og sværere at krympe komponenter, jo mindre de bliver. Siden 2010, på 14 og 10 nanometer skalaen - det er 10 milliardtedele af en meter - er processorproducenter begyndt at løbe ind i kanten af, hvad der er fysisk muligt. Processorproducenter har virkelig kæmpet for at fortsætte med at krympe processtørrelsen til under 10 nm, selvom der fra 2020 er nogle 7 nm chips tilgængelige og 5 nm chips er i designstadiet.
For at bekæmpe manglen på proceskrympning har processorproducenter været nødt til at bruge andre metoder for at fortsætte med at øge processorydelsen. En af disse metoder er simpelthen at lave større processorer.
Udbytte
Et af problemerne med at skabe en utrolig kompleks processor som denne er, at udbyttet af processen ikke er 100 %. Nogle af de processorer, der laves, er simpelthen defekte, når de laves og skal smides ud. Når du laver en større processor, betyder det større areal, at der er en større chance for, at hver chip har en fejl, der kræver, at den skal smides væk.
Processorer er lavet i batches, med mange processorer på en enkelt siliciumwafer. For eksempel, hvis disse wafere indeholder 20 fejl hver i gennemsnit, så skal omkring 20 processorer pr. wafer smides væk. Med et lille CPU-design kunne der f.eks. være hundrede processorer på en enkelt wafer; at tabe 20 er ikke fantastisk, men et udbytte på 80 % burde være rentabelt. Med et større design kan du dog ikke passe så mange processorer på en enkelt wafer, med måske kun 50 større processorer der passer på en wafer. At miste 20 ud af disse 50 er meget mere smertefuldt og er meget mindre tilbøjelige til at være rentabelt.
Bemærk: Værdierne i dette eksempel bruges kun til demonstrationsformål og er ikke nødvendigvis repræsentative for virkelige udbytter.
Chiplets
For at bekæmpe dette problem har processorproducenter adskilt nogle af funktionaliteten og komponenterne i en eller flere separate chips, selvom de forbliver i den samme samlede pakke. Disse adskilte chips er mindre end en enkelt monolitisk chip ville være og er kendt som "Chiplets".
Hver enkelt chiplet behøver ikke engang at bruge den samme procesknude. Det er fuldt ud muligt at have både 7 nm og 14 nm baserede chiplets i den samme samlede pakke. Brug af en anden procesknude kan hjælpe med at spare omkostninger, da det er nemmere at lave større knudepunkter, og udbyttet er generelt højere, da teknologien er mindre banebrydende.
Tip: Proces node er det udtryk, der bruges til at henvise til skalaen af transistorer, der bruges.
For eksempel, i AMD's anden generation af EPYC-server-CPU'er er CPU-processorkernerne delt over otte separate chiplets, der hver bruger 7 nm-processorknuden. En separat 14 nm node-chiplet bruges også til at behandle I/O eller Input/Output af chiplets og den samlede CPU-pakke.
Intel designer nogle af sine fremtidige CPU'er til at have to separate CPU-processorchips, som hver kører på en anden procesknude. Tanken er, at den ældre spisekammerknude kan bruges til opgaver med lavere strømkrav, mens de nyere CPU-kerner i mindre knudepunkter kan bruges, når der er behov for maksimal ydeevne. Designet ved hjælp af en delt behandlingsknude vil være særligt nyttigt for Intel, som har kæmpet for at opnå acceptable udbytter for sin 10 nm-proces