Tarihsel olarak CPU'lar, resmi olmayan “Moore Yasası” uyarınca performansı hızla artırmıştır. Moore yasası, işlemcilerdeki transistör sayısının ve dolayısıyla işlemcilerin işlem gücünün kabaca her iki yılda bir ikiye katlandığına dair bir gözlemdir.
Moore yasası, 1965'te ilk kez ortaya atıldığından bu yana, özellikle işlemci üreticilerinin transistörleri ne kadar küçük yapabilecekleri konusunda sürekli ilerlemeler kaydetmeleri nedeniyle, onlarca yıldır oldukça tutarlı bir şekilde devam etti. İşlemci transistör boyutunu küçültmek performansı artırır, çünkü daha fazla transistör daha sonra daha küçük bir alana sığabilir ve daha küçük bileşenler güç açısından daha verimlidir.
Moore yasası öldü
Gerçekçi olsa da, Moore yasası asla sonsuza kadar geçerli olmayacaktı, çünkü bileşenleri küçüldükçe küçültmek daha da zorlaşıyor. 2010'dan bu yana, 14 ve 10 nanometre ölçeğinde - bu bir metrenin 10 milyarda biri anlamına gelir - işlemci üreticileri fiziksel olarak mümkün olanın sınırına koşmaya başladılar. İşlemci üreticileri, 2020 itibariyle bazı 7 nm çipler mevcut olmasına ve 5 nm çipler tasarım aşamasında olmasına rağmen, süreç boyutunu 10 nm'nin altına küçültmeye devam etmek için gerçekten mücadele etti.
İşlemci üreticileri, işlemci performansını artırmaya devam etmek için süreç daralması eksikliğiyle mücadele etmek için başka yöntemler kullanmak zorunda kaldılar. Bu yöntemlerden biri basitçe daha büyük işlemciler yapmaktır.
Teslim olmak
Bunun gibi inanılmaz derecede karmaşık bir işlemci yaratmanın sorunlarından biri, sürecin veriminin %100 olmamasıdır. Yapılan bazı işlemciler yapıldıklarında basitçe hatalıdır ve atılmaları gerekir. Daha büyük bir işlemci yaparken, daha geniş alan, her çipin atılmasını gerektiren bir kusura sahip olma olasılığının daha yüksek olduğu anlamına gelir.
İşlemciler, tek bir silikon gofret üzerinde birçok işlemci ile gruplar halinde yapılır. Örneğin, bu gofretlerin her biri ortalama 20 hata içeriyorsa, gofret başına yaklaşık 20 işlemcinin atılması gerekecektir. Küçük bir CPU tasarımıyla, diyelim ki tek bir gofret üzerinde yüz işlemci olabilir; 20 kaybetmek harika değil, ancak %80'lik bir getiri karlı olmalıdır. Bununla birlikte, daha büyük bir tasarımla, tek bir gofrete bu kadar çok işlemci sığdıramazsınız, belki de yalnızca 50 daha büyük işlemci bir gofrete sığar. Bu 50 kişiden 20'sini kaybetmek çok daha acı verici ve kârlı olma olasılığı çok daha düşük.
Not: Bu örnekteki değerler yalnızca gösterim amacıyla kullanılmıştır ve gerçek dünyadaki getirileri temsil etmesi zorunlu değildir.
cips
Bu sorunla mücadele etmek için işlemci üreticileri, aynı genel pakette kalsalar da, bazı işlevsellik ve bileşenleri bir veya daha fazla ayrı yongaya ayırdılar. Bu ayrılmış yongalar, tek bir monolitik yongadan daha küçüktür ve "Chiplet" olarak bilinir.
Her bir chiplet'in aynı işlem düğümünü kullanması bile gerekmez. Aynı genel pakette hem 7 nm hem de 14 nm tabanlı yongalara sahip olmak tamamen mümkündür. Farklı bir işlem düğümü kullanmak, daha büyük düğümler yapmak daha kolay olduğundan ve teknoloji daha az son teknoloji olduğu için verimler genellikle daha yüksek olduğundan, maliyetlerden tasarruf etmenize yardımcı olabilir.
İpucu: İşlem düğümü, kullanılan transistörlerin ölçeğini belirtmek için kullanılan terimdir.
Örneğin, AMD'nin ikinci nesil EPYC sunucu CPU'larında, CPU işlemci çekirdekleri, her biri 7 nm işlemci düğümünü kullanan sekiz ayrı chiplete bölünmüştür. Ayrı bir 14 nm düğüm yongası, yongaların ve genel CPU paketinin G/Ç'sini veya Girdi/Çıkışını işlemek için de kullanılır.
Intel, gelecekteki CPU'larından bazılarını, her biri farklı bir işlem düğümünde çalışan iki ayrı CPU işlemci yongasına sahip olacak şekilde tasarlıyor. Buradaki fikir, eski kiler düğümünün daha düşük güç gereksinimleri olan görevler için kullanılabilmesi, daha yeni daha küçük düğüm CPU çekirdeklerinin ise maksimum performans gerektiğinde kullanılabilmesidir. Bölünmüş bir işlem düğümü kullanan tasarım, özellikle 10 nm işlemi için kabul edilebilir verim elde etmek için mücadele eden Intel için yardımcı olacaktır.