Moore Yasası resmen öldü ve bunu yakın zamanda yapılan TSMC duyurusunda ilk elden görebiliyoruz.
Aralıkta, Wikichip bildirildi TSMC'nin 3nm sürecinin, SRAM yoğunluğu açısından şirketin önceki 5nm düğümüne göre yoğunlukta pratik olarak hiçbir iyileşme göstermediği görüldü. Yayın basit bir soru sordu: Az önce SRAM'ın ölümüne tanık mı olduk? En azından Wikichip'in görüşüne göre "tarihsel ölçeklendirme resmen öldü."
Bu fikrin tüm teknoloji endüstrisi için çok büyük sonuçları olacak ve etkileri PC'lerde ve diğer cihazlarda önümüzdeki yıllarda hissedilecek. Ancak kendinize tüm bunların ne anlama geldiğini ve umursamanız gerekip gerekmediğini soruyor olabilirsiniz. "SRAM'ın ölümünün" bilgisayarları nasıl etkileyeceğini ve çip tasarımcılarının bununla nasıl başa çıkacağını anlamak için düğümlerden, Moore Yasasından ve önbellekten bahsetmemiz gerekiyor.
Moore Yasası yavaş yavaş ölüyordu ve şimdi aniden
Moore Yasası, yarı iletken endüstrisinin başarısının ölçütüdür ve yeni çiplerin, iki yıl önceki çiplere göre iki kat daha fazla transistöre sahip olması gerektiğini savunur. Intel, AMD ve diğer yonga tasarımcıları Moore Yasasına ayak uydurduklarından emin olmak istiyorlar ve buna ayak uyduramamak, teknolojik avantajı rakiplere kaptırmak anlamına geliyor.
İşlemciler ancak bu kadar büyük olabileceğinden, transistör sayısını artırmanın tek güvenilir yolu onları küçültmek ve daha yoğun bir şekilde bir araya getirmektir. Bir düğüm veya süreç, bir yarı iletken üreticisinin (fabrikalar ve dökümhaneler olarak da bilinir) çipi nasıl ürettiğidir; Bir düğüm genellikle transistörün boyutuna göre tanımlanır, dolayısıyla ne kadar küçükse o kadar iyidir. En son üretim sürecine geçmek, transistör sayısını ve performansını artırmanın her zaman güvenilir bir yolu olmuştur ve onlarca yıldır sektör tüm beklentileri karşılamayı başarmıştır.
Ne yazık ki Moore Yasası, endüstrinin 32 nm sınırına ulaştığı 2010 yılından bu yana, yıllardır ölüyor. Daha ileri gitmeye çalıştığında bir tuğla duvara çarptı. TSMC'den Samsung'a ve GlobalFoundries'e kadar neredeyse her fabrika 32nm'den daha küçük bir şey geliştirmek için çabaladı. Sonunda ilerlemeyi bir kez daha mümkün kılan yeni teknolojiler geliştirildi, ancak transistörler artık eskisi gibi küçülmüyor. Bir düğümün adı artık transistörün gerçekte ne kadar küçük olduğunu yansıtmıyor ve yeni süreçler artık eskisi gibi yoğunluk kazanımları getirmiyor.
Sektör, 2010 yılında 32nm sınırının ötesine geçmeye çalıştığında duvara çarptı.
Peki TSMC'nin 3nm düğümünde ne var? Tipik bir işlemcide iki ana transistör türü vardır: mantık için olanlar ve SRAM veya önbellek için olanlar. Mantığı küçültmek bir süredir önbellekten daha kolaydı (önbellek zaten oldukça yoğun), ancak TSMC gibi bir dökümhanenin yeni bir düğümde onu küçültme konusunda ilk kez başarısız olduğunu görüyoruz. Bir noktada önemli ölçüde daha yüksek önbellek yoğunluğuna sahip 3nm'lik bir varyantın çıkması bekleniyor ancak TSMC Kesinlikle ölçeklendirmenin çok küçük olduğu bir dönüm noktasına ulaştık ve diğer fabrikalar da aynı durumla karşılaşabilir sorun.
Ancak sorun yalnızca daha fazla alan kullanmadan önbellek miktarını artıramamak değil. İşlemciler ancak bu kadar büyük olabilir ve önbellek tarafından kaplanan herhangi bir alan, mantık için veya doğrudan performans kazanımlarına yol açan transistörler için kullanılamayan alandır. Aynı zamanda, daha fazla çekirdeğe ve diğer özelliklere sahip işlemciler, bellekle ilgili darboğazları önlemek için daha fazla önbelleğe ihtiyaç duyar. Her yeni düğümde mantık yoğunluğu artmaya devam etse de SRAM ölçeklendirme eksikliğini telafi etmek yeterli olmayabilir. Bu Moore Yasası için öldürücü bir darbe olabilir.
Sektör SRAM sorununu nasıl çözebilir?
Yüksek performanslı işlemcilerin karşılaması gereken üç hedef vardır: boyut sınırlıdır, önbellek gereklidir ve yeni düğümler artık önbellek boyutunu çok fazla küçültmeyecektir. Mimari iyileştirmeler ve daha yüksek saat hızları yoluyla performansı artırmak mümkün olsa da, Daha fazla transistör, nesiller boyu hız artışı sağlamanın her zaman en kolay ve en tutarlı yolu olmuştur. Bu zorluğun üstesinden gelmek için bu temellerden birinin değişmesi gerekiyor.
Görünüşe göre SRAM sorununa mükemmel şekilde işleyen bir çözüm zaten var: yongalar. AMD'nin 2019'dan beri masaüstü ve sunucu CPU'ları için kullandığı teknolojidir. Yonga tasarımında birden fazla silikon parçası (veya kalıp) kullanılır ve her kalıbın bir veya yalnızca birkaç işlevi vardır; örneğin bazılarının sadece çekirdekleri olabilir. Bu, her şeyin tek bir kalıpta olduğu yekpare bir tasarıma zıttır.
Chiplet'ler boyut sorununun üstesinden geliyor ve bunlar AMD'nin Moore Yasasına neden ayak uydurabildiğinin önemli bir parçası. Unutmayın, Moore Yasası bununla ilgili değil yoğunluk, Ancak transistör sayısı. AMD, chiplet teknolojisi sayesinde toplam kalıp alanı 1.000 mm2'nin üzerinde olan işlemciler oluşturmayı başardı; Bu CPU'yu tek bir kalıpta üretmek muhtemelen imkansızdır.
AMD'nin önbellek sorununu hafifletmek için yaptığı en önemli şey, önbelleği kendi kalıbına yerleştirmektir. Ryzen 7 5800X3D'nin içindeki V-Cache ve içindeki bellek yongaları RX 7000 serisi eylem halindeki önbellek yongalarının bir örneğidir. Önbelleğin küçültülmesi yıllardır zor olduğundan AMD'nin duvardaki yazıyı görmesi muhtemeldir ve artık önbellek diğer her şeyden bölümlenebildiğinden, daha fazla içeriğe sahip daha büyük yongalar için daha fazla alan bırakıyor çekirdekler. RX 7900 XTX'in ana kalıbı yalnızca yaklaşık 300 mm2'dir, bu da AMD'nin isterse daha büyük bir kalıp yapması için bolca yer olduğu anlamına gelir.
Chiplet'ler tek yol değil. Geçtiğimiz günlerde Nvidia'nın CEO'su Moore Yasasının öldüğünü ilan etti. Şirket, yekpare bir tasarımdan uzaklaşmaya gerek kalmadan daha yüksek performans elde etmek için yapay zeka teknolojisine güveniyor. En yeni Ada mimarisi, DLSS 3 gibi özellikler sayesinde teorik olarak önceki nesil Ampere'den kat kat daha hızlıdır. Ancak önümüzdeki yıllarda Moore Yasasının canlı tutulmasının gerekip gerekmediğini veya yeni teknolojilerin aslında herhangi bir şey eklemek zorunda kalmadan daha fazla transistör eklemenin performans avantajlarını yansıtıp yansıtamayacağını göreceğiz.