मूर का नियम क्या है और यह ख़त्म क्यों हो रहा है?

यदि आप पिछले एक दशक से तकनीकी मीडिया पर ध्यान दे रहे हैं, तो आपने संभवतः मूर के नियम के बारे में सुना होगा और यह स्पष्ट रूप से कैसे मर रहा है. दुर्भाग्य से, यह वर्णन करना कठिन है कि मूर का नियम क्या है और एक मानक समाचार में यह वास्तव में कैसे ख़त्म हो रहा है। यहां आपको मूर के नियम के बारे में जानने की जरूरत है, प्रोसेसर के लिए इसका क्या मतलब है, लोग क्यों कह रहे हैं कि यह खत्म हो रहा है, और कंपनियां कैसे समाधान ढूंढ रही हैं।

चिप उद्योग ने दशकों तक कैसे काम किया है इसका एक वर्णनात्मक कानून

मूर का नियम 1965 में इंटेल के सह-संस्थापक गॉर्डन मूर द्वारा गढ़ा गया था, और यह भविष्यवाणी करता है कि हर दो साल में ट्रांजिस्टर (मूल रूप से एक प्रोसेसर में सबसे छोटा घटक) की संख्या दोगुनी हो जाएगी। इसलिए यदि आप एक वर्ष में संभवतः सबसे बड़ी चिप बना रहे हैं, तो आपको दो वर्ष बाद एक ऐसी चिप बनाने में सक्षम होना चाहिए जिसमें दोगुने ट्रांजिस्टर हों। यदि उद्योग एक वर्ष में दस लाख ट्रांजिस्टर वाला प्रोसेसर जुटा सकता है, तो दो साल में दो मिलियन ट्रांजिस्टर चिप बनाना संभव होगा।

यह काफी हद तक उस तरीके से संबंधित है जिस तरह से चिप्स का निर्माण किसी चीज़ के माध्यम से किया जाता है प्रक्रिया नोड. प्रत्येक नई प्रक्रिया को पिछली प्रक्रिया से अधिक गहन माना जाता है, यही कारण है कि उद्योग दशकों से मूर के कानून के अनुमानों को पूरा करने में सक्षम है। आप सोच रहे होंगे कि ट्रांजिस्टर को बढ़ाते रहने के लिए घनत्व क्यों आवश्यक है; हर साल एक बड़ी चिप क्यों नहीं बनाई जाती? ख़ैर, एक चिप केवल इतनी बड़ी हो सकती है। अब तक बड़ी मात्रा में बनाए गए सबसे बड़े चिप्स अधिकतम 800mm2 के हैं, जो आपके हाथ की हथेली में आसानी से फिट हो सकते हैं। इसलिए, एक चिप में अधिक ट्रांजिस्टर लाने के लिए उच्च घनत्व आवश्यक है।

अधिकांश कंप्यूटिंग इतिहास के लिए, फैब्रिकेशन कंपनियां (जिन्हें आम बोलचाल की भाषा में फैब्स कहा जाता है) हर साल या दो साल में नई प्रक्रिया नोड्स लॉन्च करने और मूर के नियम को बनाए रखने में सक्षम थीं। इसके अतिरिक्त, नए नोड्स ने आवृत्ति (कभी-कभी बस प्रदर्शन भी कहा जाता है) और बिजली दक्षता में भी सुधार किया है जब तक वे कुछ नहीं बना रहे हों, तब तक कंपनियां आमतौर पर नवीनतम या दूसरी-नवीनतम प्रक्रिया का उपयोग करना चाहती थीं बुनियादी। मूर का नियम एक निर्विवाद चीज़ थी जो घटित हुई और मान ली गई।

मूर का कानून कैसे मर रहा है

उद्योग को उम्मीद थी कि हर साल नए नोड्स की ग्रेवी ट्रेन हमेशा के लिए जारी रहेगी, लेकिन 21वीं सदी में यह सब ध्वस्त हो गया। एक चिंताजनक संकेत डेनार्ड स्केलिंग का अंत था, जिसने भविष्यवाणी की थी कि अधिक कॉम्पैक्ट ट्रांजिस्टर उच्च घड़ी की गति को हिट करने में सक्षम होंगे, लेकिन 2000 के दशक के मध्य में 65nm के निशान के आसपास यह सच होना बंद हो गया। इतने छोटे आकार में, ट्रांजिस्टर नए व्यवहार का प्रदर्शन कर रहे थे जिसकी किसी भी भौतिक विज्ञानी ने कल्पना नहीं की होगी।

लेकिन डेनार्ड स्केलिंग का अंत उस संकट की तुलना में कुछ भी नहीं था जिसका सामना दुनिया के लगभग हर फैब ने 2010 के दशक की शुरुआत में 32 एनएम के आसपास किया था। ट्रांजिस्टर को 32nm से नीचे सिकोड़ना बेहद कठिन था, और वर्षों तक, Intel 22nm नोड में सफलतापूर्वक संक्रमण करने वाली एकमात्र कंपनी थी, जो 32nm के बाद अगला पूर्ण अपग्रेड था। 2010 के मध्य तक ऐसा नहीं था कि इंटेल के प्रतिस्पर्धी आगे बढ़ने में सक्षम थे, लेकिन तब तक उद्योग में काफी बदलाव आ चुका था।

उपरोक्त चार्ट पिछले कुछ वर्षों में उन कंपनियों की संख्या को दर्शाता है जो किसी दिए गए वर्ष और पीढ़ी में उद्योग-अग्रणी नोड बनाने में सक्षम थीं। यह संख्या कई वर्षों से घट रही थी लेकिन 2000 के दशक के अंत से 2010 की शुरुआत तक स्थिर होती दिख रही थी। फिर, जब कंपनियों को यह एहसास होने लगा कि 32nm से आगे बढ़ना कितना मुश्किल होगा, तो उन्होंने जल्दबाजी कर दी। चौदह अत्याधुनिक फैब्स 45nm नोड तक पहुँचे, लेकिन उनमें से केवल छह ही 16nm तक पहुँचे। आज, उनमें से केवल तीन फैब अभी भी अग्रणी हैं: इंटेल, सैमसंग और टीएसएमसी। हालाँकि, कई लोग उम्मीद करते हैं कि सैमसंग या इंटेल अंततः पतन की श्रेणी में शामिल हो जाएंगे।

यहां तक ​​कि जो कंपनियां इन नए नोड्स को विकसित कर सकती हैं, वे पुराने नोड्स के पीढ़ी-दर-पीढ़ी लाभ की बराबरी नहीं कर सकती हैं। चिप्स को सघन बनाना कठिन होता जा रहा है; TSMC का 3nm नोड वास्तव में कैश को सिकोड़ने में विफल रहा, जो विनाशकारी है। और जबकि घनत्व लाभ प्रत्येक पीढ़ी में घट रहा है, उत्पादन अधिक महंगा होता जा रहा है, जिसके कारण 32एनएम के बाद से प्रति ट्रांजिस्टर लागत स्थिर हो गई है, जिससे कम कीमत पर प्रोसेसर बेचना अधिक कठिन हो गया है कीमतें. प्रदर्शन और दक्षता में सुधार भी उतना अच्छा नहीं है जितना पहले हुआ करता था।

यह सब मिलकर लोगों के लिए मूर के कानून की मृत्यु का प्रतीक है। यह सिर्फ हर दो साल में ट्रांजिस्टर को दोगुना करने में असफल होने के बारे में नहीं है; यह बढ़ती कीमतों, प्रदर्शन में बाधाओं और पहले की तरह आसानी से दक्षता को बढ़ावा न दे पाने के बारे में है। यह संपूर्ण कंप्यूटिंग उद्योग के लिए एक अस्तित्वगत समस्या है।

कैसे कंपनियां मूर के कानून की अपेक्षाओं को पूरा कर रही हैं, जबकि यह मर रहा है

जबकि मूर के कानून की मृत्यु निर्विवाद रूप से एक बढ़ती हुई समस्या है, हर साल प्रमुख खिलाड़ियों से नवीनता आती है, जिनमें से कई विनिर्माण मुद्दों को पूरी तरह से दरकिनार करने के तरीके ढूंढ रहे हैं जिन्होंने वर्षों से उद्योग को परेशान किया है। जबकि मूर का नियम ट्रांजिस्टर के बारे में बात करता है, मूर के नियम की भावना को केवल पारंपरिक तरीकों को पूरा करके जीवित रखा जा सकता है पीढ़ी-दर-पीढ़ी प्रदर्शन में सुधार, और उद्योग के पास बहुत सारे उपकरण हैं, ऐसे उपकरण जो अस्तित्व में भी नहीं थे एक दशक पहले।

एएमडी और इंटेल की चिपलेट तकनीक (जिसे इंटेल टाइल्स कहता है) न केवल मूर के नियम की प्रदर्शन अपेक्षाओं, बल्कि ट्रांजिस्टर अपेक्षाओं को भी पूरा करने में सिद्ध हुई है। हालाँकि यह सच है कि एक एकल चिप केवल इतनी बड़ी हो सकती है, आप सैद्धांतिक रूप से एक ही प्रोसेसर में बहुत सारे चिप्स जोड़ सकते हैं। चिपलेट अनिवार्य रूप से एक छोटी चिप होती है जिसे अन्य चिपलेट के साथ जोड़कर एक संपूर्ण प्रोसेसर बनाया जाता है। 2019 में एएमडी द्वारा चिपलेट्स को अपनाने से कंपनी को डेस्कटॉप और सर्वर में पेश किए गए कोर की संख्या दोगुनी करने की अनुमति मिली।

इसके अतिरिक्त, चिपलेट्स को विशिष्ट बनाया जा सकता है, और यही वह जगह है जहां तकनीक वास्तव में मरते हुए मूर के कानून के सामने चमकती है। चूंकि कैश वास्तव में नए नोड्स पर सिकुड़ नहीं रहा है, तो पुराने, सस्ते नोड्स और नवीनतम नोड के साथ चिपलेट्स पर प्रोसेसर कोर का उपयोग करके सभी कैश को चिपलेट्स पर क्यों नहीं डाला जाए? एएमडी अपने साथ यही कर रहा है 3डी वी-कैश और इसका मेमोरी कैश RX 7900 XTX जैसे हाई-एंड RX 7000 GPU में ख़त्म (या MCDs) हो जाता है। कुछ के सर्वोत्तम सीपीयू और सर्वोत्तम जीपीयू एएमडी से चिपलेट्स के बिना संभव नहीं होगा।

दूसरी ओर, एनवीडिया, गर्व से घोषणा की है मूर के कानून की मृत्यु और एआई पर सब कुछ दांव पर लगा दिया है। एआई-सक्षम टेन्सर कोर के माध्यम से कार्यभार को तेज करके, प्रदर्शन आसानी से दोगुना या अधिक हो सकता है, इसलिए एनवीडिया ने चिपलेट्स को बिल्कुल भी नहीं छुआ है। हालाँकि, AI निश्चित रूप से एक अधिक सॉफ्टवेयर-गहन समाधान है। डीएलएसएस, एनवीडिया की एआई-संचालित रिज़ॉल्यूशन अपस्केलिंग तकनीक को गेम में लागू करने के लिए गेम डेवलपर्स और एनवीडिया दोनों के प्रयास की आवश्यकता होती है, और डीएलएसएस भी सही नहीं है।

इन दोनों के अलावा एकमात्र अन्य विकल्प केवल प्रोसेसर की वास्तुकला में सुधार करना और समान संख्या में ट्रांजिस्टर से अधिक प्रदर्शन प्राप्त करना है। यह रास्ता ऐतिहासिक रूप से कंपनियों के लिए और नई पीढ़ियों के लिए बहुत कठिन रहा है प्रोसेसर वास्तुशिल्प सुधार लाते हैं, प्रदर्शन उत्थान आम तौर पर एकल-अंक में होता है प्रतिशत. भले ही, चिप डिजाइनरों के लिए अब से वास्तुशिल्प उन्नयन पर अधिक ध्यान केंद्रित करना आवश्यक हो सकता है क्योंकि यह सिर्फ एक चरण नहीं है।