मूर का कानून आधिकारिक तौर पर ख़त्म हो चुका है, और हम इसे हाल ही में टीएसएमसी की घोषणा के साथ प्रत्यक्ष रूप से देख सकते हैं,
दिसंबर में, विकिचिप ने सूचना दी कि TSMC की 3nm प्रक्रिया ने SRAM घनत्व के संबंध में कंपनी के पिछले 5nm नोड की तुलना में घनत्व में व्यावहारिक रूप से कोई सुधार नहीं दिखाया है। प्रकाशन ने एक सरल प्रश्न पूछा: क्या हमने सिर्फ SRAM की मृत्यु देखी है? कम से कम विकीचिप की राय में, "ऐतिहासिक स्केलिंग आधिकारिक तौर पर मृत है।"
इस विचार का संपूर्ण तकनीकी उद्योग पर व्यापक प्रभाव है, और इसका प्रभाव आने वाले वर्षों में पीसी और अन्य उपकरणों पर महसूस किया जाएगा। लेकिन आप खुद से पूछ रहे होंगे कि इन सबका क्या मतलब है और क्या आपको इसकी परवाह करनी चाहिए। यह समझने के लिए कि "एसआरएएम की मृत्यु" पीसी को कैसे प्रभावित करेगी और चिप डिजाइनर इससे कैसे निपटेंगे, हमें नोड्स, मूर के नियम और कैश के बारे में बात करने की जरूरत है।
मूर का नियम धीरे-धीरे ख़त्म हो रहा था, और अब अचानक
मूर का नियम सेमीकंडक्टर उद्योग की सफलता का मानक है और मानता है कि नए चिप्स में दो साल पहले के चिप्स की तुलना में ट्रांजिस्टर की मात्रा दोगुनी होनी चाहिए। इंटेल, एएमडी और अन्य चिप डिजाइनर यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि वे मूर के नियम के साथ तालमेल बनाए रख रहे हैं, और ऐसा करने में विफल रहने का मतलब प्रतिस्पर्धियों के लिए तकनीकी लाभ खोना है।
चूँकि प्रोसेसर केवल इतने बड़े हो सकते हैं, ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ाने का एकमात्र विश्वसनीय तरीका उन्हें छोटा करना और उन्हें अधिक सघनता से एक साथ पैक करना है। एक नोड या प्रक्रिया यह है कि एक अर्धचालक निर्माता (जिसे फैब्स और फाउंड्री भी कहा जाता है) एक चिप बनाता है; एक नोड को आमतौर पर ट्रांजिस्टर के आकार से परिभाषित किया जाता है, इसलिए जितना छोटा उतना बेहतर। नवीनतम विनिर्माण प्रक्रिया में अपग्रेड करना हमेशा ट्रांजिस्टर की संख्या और प्रदर्शन को बढ़ाने का एक विश्वसनीय तरीका था, और दशकों से, उद्योग सभी अपेक्षाओं को पूरा करने में सक्षम रहा है।
दुर्भाग्य से, मूर का नियम अब कई वर्षों से ख़त्म हो रहा है, 2010 के आसपास जब उद्योग 32एनएम के निशान पर पहुंच गया था। जब उसने आगे जाने की कोशिश की तो वह एक ईंट की दीवार से टकरा गया। टीएसएमसी से लेकर सैमसंग से लेकर ग्लोबलफाउंड्रीज तक लगभग हर फैब ने 32nm से छोटी कोई भी चीज़ विकसित करने के लिए संघर्ष किया। आख़िरकार, नई प्रौद्योगिकियाँ विकसित हुईं जिससे प्रगति एक बार फिर संभव हो गई, लेकिन ट्रांजिस्टर अब पहले की तरह छोटे नहीं हो रहे हैं। नोड का नाम अब यह नहीं दर्शाता है कि ट्रांजिस्टर वास्तव में कितना छोटा है, और नई प्रक्रियाएं अब पहले की तरह घनत्व लाभ नहीं लाती हैं।
2010 में जब उद्योग ने 32nm के निशान से आगे जाने की कोशिश की तो उसे एक बड़ी चुनौती का सामना करना पड़ा।
तो TSMC के 3nm नोड के साथ क्या हो रहा है? खैर, दो मुख्य प्रकार के ट्रांजिस्टर हैं जो एक विशिष्ट प्रोसेसर में होते हैं: तर्क के लिए और एसआरएएम, या कैश के लिए। कुछ समय के लिए कैश की तुलना में लॉजिक को सिकोड़ना आसान हो गया है (कैश पहले से ही वास्तव में सघन है), लेकिन यह पहली बार है कि हमने टीएसएमसी जैसी फाउंड्री को एक नए नोड में इसे सिकोड़ने में विफल होते देखा है। कुछ बिंदु पर काफी अधिक कैश घनत्व के साथ 3 एनएम का एक संस्करण अपेक्षित है, लेकिन टीएसएमसी निश्चित रूप से एक विभक्ति बिंदु पर पहुँचें जहाँ स्केलिंग बहुत मामूली है, और अन्य फ़ैब्स को भी इसका सामना करना पड़ सकता है संकट।
लेकिन समस्या केवल अधिक क्षेत्र का उपयोग किए बिना कैश की मात्रा न बढ़ा पाने की नहीं है। प्रोसेसर केवल इतने बड़े हो सकते हैं, और कैश द्वारा लिया गया कोई भी स्थान वह स्थान है जिसका उपयोग तर्क के लिए नहीं किया जा सकता है, या ट्रांजिस्टर जो सीधे प्रदर्शन लाभ की ओर ले जाते हैं। साथ ही, अधिक कोर और अन्य सुविधाओं वाले प्रोसेसर को मेमोरी से संबंधित बाधाओं से बचने के लिए अधिक कैश की आवश्यकता होती है। भले ही तर्क का घनत्व हर नए नोड के साथ बढ़ता जा रहा है, यह एसआरएएम स्केलिंग की कमी की भरपाई के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। यह मूर के नियम के लिए घातक झटका हो सकता है।
उद्योग SRAM समस्या का समाधान कैसे कर सकता है?
उच्च-प्रदर्शन प्रोसेसर को तीन लक्ष्यों को पूरा करने की आवश्यकता है: आकार सीमित है, कैश की आवश्यकता है, और नए नोड्स अब कैश के आकार को बहुत कम नहीं करेंगे। हालाँकि, वास्तुशिल्प सुधार और उच्च घड़ी गति के माध्यम से प्रदर्शन को बढ़ाना संभव है पीढ़ीगत गति को बढ़ावा देने के लिए अधिक ट्रांजिस्टर हमेशा सबसे आसान और सबसे सुसंगत तरीका रहा है। इस चुनौती से पार पाने के लिए इनमें से एक बुनियादी सिद्धांत को बदलने की जरूरत है।
जैसा कि यह पता चला है, SRAM समस्या का एक पूरी तरह से काम करने वाला समाधान पहले से ही मौजूद है: चिपलेट्स। यह वह तकनीक है जिसका उपयोग एएमडी 2019 से अपने डेस्कटॉप और सर्वर सीपीयू के लिए कर रहा है। एक चिपलेट डिज़ाइन में सिलिकॉन के कई टुकड़ों (या डाई) का उपयोग किया जाता है, और प्रत्येक डाई में एक या बस कुछ कार्य होते हैं; उदाहरण के लिए, कुछ में केवल कोर हो सकते हैं। यह एक अखंड डिजाइन के विरोध में है जहां सब कुछ एक ही पासे में है।
चिपलेट्स आकार की समस्या से निपट जाते हैं, और वे इस बात का महत्वपूर्ण हिस्सा हैं कि एएमडी मूर के नियम के साथ तालमेल बिठाने में सक्षम क्यों है। याद रखें, मूर का नियम इसके बारे में नहीं है घनत्व, लेकिन ट्रांजिस्टर गिनती. चिपलेट प्रौद्योगिकी के साथ, एएमडी 1,000 मिमी2 से अधिक के कुल डाई क्षेत्र के साथ प्रोसेसर बनाने में सक्षम हो गया है; इस सीपीयू को केवल एक डाई में बनाना संभवतः असंभव है।
एएमडी ने कैश की समस्या को कम करने के लिए जो सबसे महत्वपूर्ण काम किया है, वह है कैश को अपने पास रखना। Ryzen 7 5800X3D के अंदर V-कैश और मेमोरी चिपलेट्स आरएक्स 7000 श्रृंखला क्रियान्वित कैश चिपलेट्स का एक उदाहरण हैं। यह संभव है कि एएमडी ने दीवार पर लिखा हुआ देखा हो क्योंकि कई वर्षों से कैश को सिकोड़ना मुश्किल हो गया है, और अब जबकि कैश को अन्य सभी चीज़ों से विभाजित किया जा सकता है, यह अधिक के साथ बड़े चिपलेट्स के लिए अधिक स्थान छोड़ता है कोर. RX 7900
हालाँकि, चिपलेट ही एकमात्र रास्ता नहीं है। हाल ही में एनवीडिया के सीईओ मूर के कानून की मृत्यु की घोषणा की. कंपनी स्वयं एक अखंड डिज़ाइन से दूर जाने की आवश्यकता के बिना बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए अपनी कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक पर निर्भर करती है। डीएलएसएस 3 जैसी सुविधाओं की बदौलत इसका नवीनतम एडीए आर्किटेक्चर पिछली पीढ़ी के एम्पीयर की तुलना में सैद्धांतिक रूप से कई गुना तेज है। हालाँकि, हम आने वाले वर्षों में देखेंगे कि क्या मूर के नियम को जीवित रखा जाना चाहिए या क्या नई प्रौद्योगिकियाँ बिना कुछ जोड़े ही अधिक ट्रांजिस्टर जोड़ने के प्रदर्शन लाभों को प्रतिबिंबित कर सकती हैं।