Secara historis CPU telah dengan cepat meningkatkan kinerja sesuai dengan "Hukum Moore" informal. Hukum Moore adalah pengamatan bahwa jumlah transistor dalam prosesor, dan dengan demikian kekuatan pemrosesan prosesor, berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun.
Hukum Moore berlaku cukup konsisten selama beberapa dekade sejak pertama kali diajukan pada tahun 1965, terutama karena produsen prosesor membuat kemajuan terus-menerus dalam seberapa kecil mereka dapat membuat transistor. Mengecilkan ukuran transistor prosesor meningkatkan kinerja karena lebih banyak transistor dapat masuk ke dalam ruang yang lebih kecil dan karena komponen yang lebih kecil lebih hemat daya.
Hukum Moore sudah mati
Namun secara realistis, hukum Moore tidak akan pernah berlaku selamanya, karena semakin sulit untuk mengecilkan komponen semakin kecil ukurannya. Sejak 2010, pada skala 14, dan 10 nanometer – yaitu 10 miliar meter – produsen prosesor telah mulai mencapai batas dari apa yang mungkin secara fisik. Produsen prosesor benar-benar berjuang untuk terus mengecilkan ukuran proses di bawah 10 nm, meskipun pada tahun 2020 beberapa chip 7 nm tersedia dan chip 5 nm sedang dalam tahap desain.
Untuk mengatasi kurangnya penyusutan proses, produsen prosesor harus menggunakan metode lain untuk terus meningkatkan kinerja prosesor. Salah satu metode ini hanyalah membuat prosesor yang lebih besar.
Menghasilkan
Salah satu masalah dalam membuat prosesor yang sangat kompleks seperti ini adalah hasil prosesnya tidak 100%. Beberapa prosesor yang dibuat hanya rusak saat dibuat dan perlu dibuang. Saat membuat prosesor yang lebih besar, area yang lebih besar berarti ada kemungkinan lebih tinggi untuk setiap chip memiliki cacat yang mengharuskannya dibuang.
Prosesor dibuat dalam batch, dengan banyak prosesor pada satu wafer silikon. Misalnya, jika wafer ini rata-rata berisi 20 kesalahan, maka kira-kira 20 prosesor per wafer perlu dibuang. Dengan desain CPU kecil mungkin ada, katakanlah seratus prosesor pada satu wafer; kehilangan 20 tidak bagus, tetapi hasil 80% seharusnya menguntungkan. Namun, dengan desain yang lebih besar, Anda tidak dapat memuat banyak prosesor pada satu wafer, dengan mungkin hanya 50 prosesor yang lebih besar yang dapat dipasang pada satu wafer. Kehilangan 20 dari 50 ini jauh lebih menyakitkan dan kecil kemungkinannya untuk menguntungkan.
Catatan: Nilai dalam contoh ini hanya digunakan untuk tujuan demonstrasi dan belum tentu mewakili hasil dunia nyata.
Chiplet
Untuk mengatasi masalah ini, produsen prosesor telah memisahkan beberapa fungsi dan komponen menjadi satu atau lebih chip terpisah, meskipun mereka tetap dalam paket keseluruhan yang sama. Chip yang terpisah ini lebih kecil dari chip monolitik tunggal dan dikenal sebagai "Chiplets".
Setiap chiplet individu bahkan tidak perlu menggunakan node proses yang sama. Sangat mungkin untuk memiliki chiplet berbasis 7 nm dan 14 nm dalam paket keseluruhan yang sama. Menggunakan node proses yang berbeda dapat membantu menghemat biaya, karena lebih mudah untuk membuat node yang lebih besar dan hasil umumnya lebih tinggi karena teknologinya kurang canggih.
Tip: Node proses adalah istilah yang digunakan untuk merujuk pada skala transistor yang digunakan.
Misalnya, dalam CPU server EPYC generasi kedua AMD, inti prosesor CPU dibagi menjadi delapan chiplet terpisah, masing-masing menggunakan node prosesor 7 nm. Chiplet node 14 nm yang terpisah juga digunakan untuk memproses I/O, atau Input/Output dari chiplet dan paket CPU secara keseluruhan.
Intel sedang merancang beberapa CPU masa depan untuk memiliki dua chip prosesor CPU terpisah, yang masing-masing berjalan pada node proses yang berbeda. Idenya adalah bahwa node larder yang lebih tua dapat digunakan untuk tugas-tugas dengan kebutuhan daya yang lebih rendah, sedangkan core CPU node yang lebih kecil yang lebih baru dapat digunakan ketika kinerja maksimum diperlukan. Desain yang menggunakan node pemrosesan terpisah akan sangat membantu bagi Intel yang telah berjuang untuk mencapai hasil yang dapat diterima untuk proses 10 nmnya.