Povijesno gledano, procesori su brzo povećali performanse u skladu s neformalnim "Mooreovim zakonom". Mooreov zakon je zapažanje da se broj tranzistora u procesorima, a time i procesorska snaga procesora, udvostručuje otprilike svake dvije godine.
Mooreov zakon se prilično dosljedno držao desetljećima otkako je prvi put postavljen 1965., prvenstveno zbog toga što su proizvođači procesora neprestano napredovali u tome koliko su mali mogli napraviti tranzistore. Smanjenje veličine tranzistora procesora povećava performanse jer više tranzistora može stati u manji prostor i zato što su manje komponente energetski učinkovitije.
Mooreov zakon je mrtav
Realno, međutim, Mooreov zakon nikada neće trajati zauvijek, jer postaje sve teže i teže skupljati komponente što su manje. Od 2010. godine, na ljestvici od 14 i 10 nanometara - to je 10 milijarditi dio metra - proizvođači procesora počeli su nailaziti na rub onoga što je fizički moguće. Proizvođači procesora stvarno su se borili da nastave smanjivati veličinu procesa ispod 10 nm, iako su od 2020. dostupni neki 7 nm čipovi, a 5 nm čipovi su u fazi dizajna.
Kako bi se borili protiv nedostatka skupljanja procesa, proizvođači procesora morali su koristiti druge metode kako bi nastavili povećavati performanse procesora. Jedna od tih metoda je jednostavno izrada većih procesora.
Prinos
Jedan od problema s stvaranjem nevjerojatno složenog procesora poput ovog je taj što prinos procesa nije 100%. Neki od proizvedenih procesora jednostavno su neispravni kada su napravljeni i treba ih baciti. Prilikom izrade većeg procesora, veća površina znači da postoji veća šansa da svaki čip ima grešku koja zahtijeva da se baci.
Procesori se izrađuju u serijama, s mnogo procesora na jednoj silikonskoj pločici. Na primjer, ako te pločice sadrže u prosjeku 20 pogrešaka, tada će se otprilike 20 procesora po pločici morati baciti. S malim dizajnom CPU-a moglo bi biti, recimo, stotinu procesora na jednoj pločici; gubitak 20 nije sjajan, ali prinos od 80% trebao bi biti isplativ. Međutim, s većim dizajnom ne možete staviti toliko procesora na jednu pločicu, s možda samo 50 većih procesora na pločicu. Gubitak 20 od ovih 50 mnogo je bolniji i mnogo je manje vjerojatno da će biti isplativ.
Napomena: Vrijednosti u ovom primjeru koriste se samo u svrhu demonstracije i nisu nužno reprezentativne za stvarne prinose.
Čipleti
Kako bi se riješili ovog problema, proizvođači procesora su odvojili neke od funkcionalnosti i komponenti u jedan ili više zasebnih čipova, iako oni ostaju u istom cjelokupnom paketu. Ovi odvojeni čipovi su manji nego što bi bio jedan monolitni čip i poznati su kao "Chiplets".
Svaki pojedinačni čiplet čak i ne mora koristiti isti procesni čvor. Potpuno je moguće imati i 7 nm i 14 nm bazirane čiplete u istom cjelokupnom paketu. Korištenje drugog procesnog čvora može pomoći u uštedi troškova, jer je lakše napraviti veće čvorove, a prinosi su općenito veći jer je tehnologija manje vrhunska.
Savjet: Procesni čvor je izraz koji se koristi za označavanje ljestvice tranzistora koji se koriste.
Na primjer, u AMD-ovim serverskim procesorima druge generacije EPYC, jezgre procesora CPU-a su podijeljene na osam zasebnih čipleta, od kojih svaki koristi 7 nm procesorski čvor. Odvojeni 14 nm čvorni čiplet također se koristi za obradu I/O, ili Input/Output čipleta i cjelokupnog CPU paketa.
Intel dizajnira neke od svojih budućih CPU-a tako da imaju dva odvojena CPU procesorska čipa, od kojih svaki radi na drugom procesnom čvoru. Ideja je da se stariji čvor larder može koristiti za zadatke s nižim zahtjevima za energijom, dok se novije CPU jezgre manjeg čvora mogu koristiti kada je potrebna maksimalna izvedba. Dizajn koji koristi podijeljeni procesorski čvor bit će posebno koristan za Intel koji se borio za postizanje prihvatljivog prinosa za svoj 10 nm proces