Din punct de vedere istoric, procesoarele au crescut rapid performanța în conformitate cu „Legea lui Moore” informală. Legea lui Moore este o observație conform căreia numărul de tranzistori din procesoare și, prin urmare, puterea de procesare a procesoarelor, se dublează aproximativ la fiecare doi ani.
Legea lui Moore s-a menținut destul de constant timp de zeci de ani de când a fost postulată pentru prima dată în 1965, în principal datorită faptului că producătorii de procesoare au făcut progrese continue în ceea ce privește cât de mici ar putea face tranzistoarele. Micșorarea dimensiunii tranzistorului procesorului crește performanța, deoarece mai mulți tranzistori pot intra într-un spațiu mai mic și pentru că componentele mai mici sunt mai eficiente din punct de vedere energetic.
Legea lui Moore este moartă
Cu toate acestea, în mod realist, legea lui Moore nu avea să fie valabilă pentru totdeauna, deoarece devine din ce în ce mai greu să micșorăm componentele cu cât acestea devin mai mici. Din 2010, la scara de 14 și 10 nanometri – adică 10 miliarde de metru – producătorii de procesoare au început să ajungă la limita a ceea ce este posibil fizic. Producătorii de procesoare s-au chinuit cu adevărat să continue să micșoreze dimensiunea procesului sub 10 nm, deși din 2020 sunt disponibile aproximativ cipuri de 7 nm, iar cipurile de 5 nm sunt în faza de proiectare.
Pentru a combate lipsa de contracție a procesului, producătorii de procesoare au fost nevoiți să folosească alte metode pentru a continua să crească performanța procesorului. Una dintre aceste metode este pur și simplu realizarea de procesoare mai mari.
Randament
Una dintre problemele legate de crearea unui procesor incredibil de complex ca acesta este că randamentul procesului nu este de 100%. Unele dintre procesoarele care sunt fabricate sunt pur și simplu defecte când sunt fabricate și trebuie aruncate. Când faceți un procesor mai mare, suprafața mai mare înseamnă că există o șansă mai mare ca fiecare cip să aibă un defect care impune aruncarea lui.
Procesoarele sunt realizate în loturi, cu multe procesoare pe o singură placă de siliciu. De exemplu, dacă aceste napolitane conțin în medie 20 de erori fiecare, atunci aproximativ 20 de procesoare per napolitană vor trebui aruncate. Cu un design mic de procesor, ar putea exista, să zicem, o sută de procesoare pe o singură placă; a pierde 20 nu este grozav, dar un randament de 80% ar trebui să fie profitabil. Cu un design mai mare, totuși, nu puteți încăpea atât de multe procesoare pe o singură napolitană, poate doar 50 de procesoare mai mari potriviți pe o napolitană. Pierderea a 20 din aceste 50 este mult mai dureroasă și este mult mai puțin probabil să fie profitabilă.
Notă: Valorile din acest exemplu sunt folosite doar în scopuri demonstrative și nu sunt neapărat reprezentative pentru randamentele din lumea reală.
Chiplets
Pentru a combate această problemă, producătorii de procesoare au separat unele dintre funcționalități și componente într-unul sau mai multe cipuri separate, deși rămân în același pachet general. Aceste cipuri separate sunt mai mici decât ar fi un singur cip monolitic și sunt cunoscute ca „Chiplets”.
Fiecare chiplet individual nici măcar nu trebuie să folosească același nod de proces. Este complet posibil să aveți atât chipleturi bazate pe 7 nm, cât și 14 nm în același pachet general. Utilizarea unui alt nod de proces poate ajuta la economisirea costurilor, deoarece este mai ușor să faci noduri mai mari, iar randamentele sunt în general mai mari, deoarece tehnologia este mai puțin de vârf.
Sfat: Nodul de proces este termenul folosit pentru a se referi la scara tranzistoarelor utilizate.
De exemplu, în procesoarele de server EPYC de a doua generație de la AMD, nucleele procesorului CPU sunt împărțite în opt chipleturi separate, fiecare folosind nodul procesorului de 7 nm. Un chiplet de nod separat de 14 nm este, de asemenea, utilizat pentru a procesa I/O sau Intrarea/Ieșirea chipleturilor și a pachetului CPU general.
Intel proiectează unele dintre viitoarele sale procesoare pentru a avea două cipuri de procesoare separate, fiecare dintre ele rulând pe un nod de proces diferit. Ideea este că nodul mai vechi al cămăruței poate fi utilizat pentru sarcini cu cerințe de putere mai reduse, în timp ce nucleele CPU mai noi ale nodurilor mai mici pot fi folosite atunci când este nevoie de performanță maximă. Designul care utilizează un nod de procesare divizat va fi deosebit de util pentru Intel, care s-a străduit să obțină randamente acceptabile pentru procesul său de 10 nm