प्रोसेस नोड क्या है?

यदि आपने कभी सीपीयू, जीपीयू, या यहां तक ​​कि पूरी तरह से निर्मित डिवाइस जैसे स्पेक शीट या विज्ञापन को देखा है लैपटॉप या डेस्कटॉप, आपने शायद इसके बारे में प्रचार देखा होगा कि यह 7nm या 5nm, या यहां तक ​​कि 4nm प्रक्रिया, नोड या प्रक्रिया का उपयोग कैसे करता है नोड. लेकिन कई तकनीकी विशिष्टताओं की तरह, प्रक्रिया नोड एक साधारण संख्या की तुलना में बहुत अधिक जटिल है, जिसे विपणन द्वारा शायद ही कभी समझाया जाता है, और ऐसा कुछ नहीं जिसकी आपको वास्तव में बहुत अधिक देखभाल करने की आवश्यकता है। यहां वह सब कुछ है जो आपको प्रक्रिया नोड्स के बारे में जानने की आवश्यकता है, कंप्यूटर चिप्स के लिए उनका वास्तव में क्या मतलब है।

प्रोसेस नोड्स: एक बड़ा कारण है कि प्रोसेसर बिना किसी असफलता के हर साल तेज़ हो जाते हैं

प्रक्रिया नोड्स का चिप निर्माण से सब कुछ लेना-देना है, जिसे फैब्रिकेशन या "फैबिंग" भी कहा जाता है, जो फैब या फाउंड्रीज़ के रूप में जानी जाने वाली सुविधाओं में होता है। यद्यपि वस्तुतः सभी चिप्स सिलिकॉन का उपयोग करके बनाए जाते हैं, लेकिन फाउंड्रीज़ विभिन्न विनिर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग कर सकती हैं, और यहीं से हमें प्रक्रिया शब्द मिलता है। प्रोसेसर कई ट्रांजिस्टर से बने होते हैं, और जितने अधिक ट्रांजिस्टर होंगे, उतना बेहतर होगा, लेकिन चूंकि चिप्स केवल इतने ही हो सकते हैं बड़ा, घनत्व बढ़ाने के लिए ट्रांजिस्टर के बीच की जगह को कम करके अधिक ट्रांजिस्टर को एक चिप में पैक करना एक बड़ी बात है सौदा। नई और बेहतर प्रक्रियाओं या नोड्स का आविष्कार अधिक घनत्व प्राप्त करने का प्राथमिक तरीका है।

विभिन्न प्रक्रियाओं या नोड्स को लंबाई से अलग किया जाता है जिसे ऐतिहासिक रूप से माइक्रोमीटर और नैनोमीटर में मापा जाता है, और संख्या जितनी कम होगी, प्रक्रिया उतनी ही बेहतर होगी (गोल्फ नियमों के बारे में सोचें)। यह संख्या एक ट्रांजिस्टर के भौतिक आयामों को संदर्भित करती थी, जिसे निर्माता एक नई प्रक्रिया बनाते समय छोटा करना चाहते हैं, लेकिन 28nm नोड के बाद यह आंकड़ा मनमाना हो गया। TSMC का 5nm नोड वास्तव में 5nm नहीं है, TSMC बस आपको यह बताना चाहता है कि यह 7nm से बेहतर है और 3nm जितना अच्छा नहीं है। इसी कारण से, उस आंकड़े का उपयोग आधुनिक प्रक्रियाओं की तुलना करने के लिए नहीं किया जा सकता है; TSMC का 5nm सैमसंग के 5nm से बिल्कुल अलग है, और यहां तक ​​कि TSMC की N4 प्रक्रिया के मामले में भी, यह TSMC के 5nm परिवार का हिस्सा माना जाता है. भ्रमित करने वाला, मुझे पता है।

नई प्रक्रियाएँ न केवल घनत्व बढ़ाती हैं, बल्कि वे घड़ी की गति और दक्षता भी बढ़ाती हैं। उदाहरण के लिए, TSCM का 5nm नोड (में प्रयुक्त) रायज़ेन 7000 और आरएक्स 7000 प्रोसेसर) अपनी पुरानी 7nm प्रक्रिया की तुलना में या तो समान पावर पर 15% अधिक क्लॉक स्पीड या समान आवृत्ति पर 30% कम पावर, या स्लाइडिंग स्केल पर दोनों का संयोजन प्रदान कर सकता है। हालाँकि, 2000 के दशक के मध्य तक आवृत्ति और दक्षता लाभ बहुत अधिक नाटकीय हुआ करते थे सिकुड़ते ट्रांजिस्टर ने पुरानी प्रक्रियाओं में बिजली की खपत को सीधे कम कर दिया, इस प्रवृत्ति को डेनार्ड कहा जाता है स्केलिंग.

मूर के नियम की मृत्यु और प्रक्रिया नोड्स का इससे क्या लेना-देना है

नई प्रक्रियाओं का उपयोग करने के लिए कंपनियों के लिए मुख्य प्रेरणा मूर के नियम नामक चीज़ के साथ तालमेल बनाए रखना है, जो कि 1965 में प्रसिद्ध सेमीकंडक्टर व्यक्ति गॉर्डन मूर द्वारा किया गया एक अवलोकन था। मूल कानून में कहा गया है कि सबसे तेज़ सीपीयू में ट्रांजिस्टर की वृद्धि दर हर दो साल में दोगुनी हो रही है; यदि एक वर्ष में सबसे तेज़ प्रोसेसर में 500 मिलियन ट्रांजिस्टर हों, तो दो वर्षों में एक ऐसा प्रोसेसर होना चाहिए जिसमें एक अरब ट्रांजिस्टर हों। 40 से अधिक वर्षों से, उद्योग नई प्रक्रियाओं का आविष्कार करके इस गति को बनाए रखने में सक्षम था, जिनमें से प्रत्येक पिछले की तुलना में अधिक घनत्व वाली थी।

हालाँकि, 2000 के दशक में उद्योग में रुकावटें आनी शुरू हो गईं। सबसे पहले, 2000 के दशक के मध्य में डेनार्ड स्केलिंग 65nm से 45nm के आसपास ढह गई, लेकिन 2000 के दशक के अंत और 2010 की शुरुआत में 32nm प्रक्रिया सामने आने के बाद, सारी स्थिति खराब हो गई। अधिकांश फाउंड्रीज़ के लिए, यह आखिरी प्रमुख नोड था जिसे वे वर्षों तक वितरित करेंगे। 2014 से टीएससीएम का 20 एनएम बिल्कुल खराब था और 2015 में केवल इसकी 16 एनएम प्रक्रिया 2011 में 28 एनएम से एक सार्थक अपग्रेड थी, सैमसंग ने ऐसा नहीं किया 2015 तक 14nm तक पहुंचें, और ग्लोबलफाउंड्रीज़ (2000 के दशक में AMD के फैब से अलग) को इसे बनाने के बजाय सैमसंग के 14nm को पट्टे पर देना पड़ा अपना।

इस उथल-पुथल का एक उल्लेखनीय अपवाद इंटेल था, जिसने 2011 में अपनी 22nm प्रक्रिया को सफलतापूर्वक शुरू कर दिया। हालाँकि, 22nm मार्क के बाद इंटेल की रिलीज़ शेड्यूल और प्रक्रिया गुणवत्ता में गिरावट शुरू हो गई। इसकी 14nm प्रक्रिया 2013 में सामने आने वाली थी, लेकिन कम क्लॉक स्पीड और उच्च स्तर की खराबी के साथ 2014 में जारी की गई थी। अपने 10 एनएम नोड के साथ इंटेल के हास्यास्पद लक्ष्यों ने अंततः इसे विकास नरक में पहुंचा दिया, जिससे इसकी 2015 लॉन्च विंडो गायब हो गई। पहली 10nm चिप 2018 में आई, और यह इंटेल के अब तक के सबसे खराब सीपीयू में से एक है. इंटेल का 10nm, जिसे विपणन उद्देश्यों के लिए इंटेल 7 नाम दिया गया, 2021 तक पूरी तरह से तैयार नहीं था।

नवीनतम आपदा TSMC के 3nm नोड से संबंधित है, जो लॉजिक ट्रांजिस्टर (जो अन्य चीजों के अलावा सीपीयू और जीपीयू में कोर बनाते हैं) में घनत्व में एक महत्वपूर्ण सुधार प्रदान करता है, लेकिन वस्तुतः घनत्व में कोई सुधार नहीं होता है कैश, जिसे SRAM भी कहा जाता है. कैश को सिकोड़ने में सक्षम न होना पूरी तरह से एक आपदा है, और यह संभव है कि फाउंड्रीज़ को भविष्य के नोड्स पर इसी तरह की समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है। भले ही टीएसएमसी एकमात्र फैब है जो कैश को कम करने के लिए संघर्ष कर रहा है, यह ग्रह पर सबसे बड़ा चिप उत्पादक भी है।

जब आप मूर के नियम की मृत्यु के बारे में पढ़ते हैं, तो इसका अर्थ यही होता है, क्योंकि यदि कंपनियां साल-दर-साल घनत्व नहीं बढ़ा सकती हैं, तो ट्रांजिस्टर की संख्या नहीं बढ़ सकती है। यदि ट्रांजिस्टर की गिनती नहीं बढ़ पाती है, तो इसका मतलब है कि मूर का नियम समाप्त हो गया है। आज, कंपनियां तकनीकी के बजाय मूर के कानून के प्रदर्शन निहितार्थों को ध्यान में रखने पर ध्यान केंद्रित कर रही हैं। यदि प्रदर्शन हर दो साल में दोगुना हो जाता है, तो सब कुछ ठीक है। एएमडी और इंटेल लागत कम करते हुए ट्रांजिस्टर गिनती और प्रदर्शन दोनों को बढ़ाने के लिए चिपलेट्स का उपयोग कर रहे हैं, और एनवीडिया सुस्ती को दूर करने के लिए पूरी तरह से एआई पर निर्भर है।

अंततः, प्रक्रिया नोड्स केवल एक कारक है कि कोई चिप अच्छी है या नहीं

यह ध्यान में रखते हुए कि एक नई प्रक्रिया एक चिप को छोटा बना सकती है, इसकी घड़ी की गति को बढ़ावा दे सकती है, और इसे और अधिक बना सकती है डिजाइन या वास्तुकला में कोई बड़ा बदलाव किए बिना, कुशल, यह स्पष्ट है कि प्रक्रियाएं इतनी क्यों हैं महत्वपूर्ण। हालाँकि, पैकेजिंग (जैसे चिपलेट्स या टाइल्स या स्टैकिंग चिप्स) और एआई जैसे अन्य कारक तेजी से व्यवहार्य होते जा रहे हैं प्रदर्शन को बढ़ावा देने या सुविधाओं को जोड़कर प्रोसेसर को मूल्य देने के तरीके, सरल अनुकूलन का उल्लेख नहीं करना सॉफ़्टवेयर। मूर के नियम की मृत्यु आदर्श नहीं है, लेकिन यह अर्धचालक उद्योग का अंत नहीं है।

इसके अतिरिक्त, क्योंकि नोड्स का नाम मार्केटिंग कारणों से रखा गया है, इसलिए किसी चिप की क्षमता का केवल उसकी प्रक्रिया के आधार पर अनुमान लगाने का कोई वास्तविक कारण नहीं है; उदाहरण के लिए, इंटेल का 10 एनएम वास्तव में टीएसएमसी के 7 एनएम जितना ही अच्छा है, भले ही 7 10 से कम है। हालाँकि, यह भी सच है कि एक प्रक्रिया ही एकमात्र विशेषता नहीं है जो एक प्रोसेसर में मायने रखती है। बहुत सारे सीपीयू, जीपीयू और अन्य प्रोसेसर अच्छे नोड्स पर होने के बावजूद खराब हैं, जैसे कि एएमडी Radeon VII, जो Nvidia के RTX 2080 Ti से आगे एक पूर्ण प्रक्रिया नोड था और फिर भी इतना धीमा था अब तक के सबसे खराब GPU में से एक.

अपने आप में, चिप के प्रोसेस नोड का कोई मतलब नहीं है। यह केवल इस आधार पर सीपीयू खरीदने जैसा होगा कि उसमें कितने कोर हैं, या एक कंसोल इसलिए खरीदना होगा क्योंकि उसमें ब्लास्ट प्रोसेसिंग है। किसी प्रोसेसर में वास्तव में जो मायने रखता है वह उसका वास्तविक प्रदर्शन है, जो अन्य हार्डवेयर विशिष्टताओं और उस हार्डवेयर के लिए कितने अच्छी तरह से अनुकूलित एप्लिकेशन पर निर्भर करता है। यदि आप सिर्फ यह जानना चाहते हैं कि क्या है सबसे अच्छा सीपीयू या जीपीयू या लैपटॉप है, प्रक्रिया नोड आपको यह नहीं बताएगा। यह सिर्फ आपको बताता है कि चिप किसने बनाई।