"Jei mikroschemos būtų miestai, naująją pramonės strategiją, skirtą jų gerinimui, būtų galima apibendrinti vienu žodžiu: plitimas. Tam tikrais atvejais mūsų galingiausiuose įrenginiuose esantys lustai užima tiek daug nekilnojamojo turto, kad vargu ar būtų kvalifikuojami, kaip "mikro".
Vienas iš būdų, kaip inžinieriai tai padaro, yra sukrauti mikroschemas vieną ant kitos. Tai tarsi miesto užpildymas, tik užuot statę didžiulius naujus daugiabučius, kompiuterių viduje paprastai blyniškai plokščios silicio plytelės tampa daugiaaukštės, o grandinės, naudojamos tokioms funkcijoms, kaip atmintis, energijos valdymas ir grafika, yra sukrautos viena ant kitos.
Šią lustų dizaino tendenciją lemia paprasta realybė: spaudimas toliau gaminti lustus greitesniais ir padidinti mūsų įrenginių pajėgumus yra nenumaldomas, o lustų pramonės gebėjimas neatsilikti nuo tranzistorių mažinimo, kad būtų padidintas našumas, susiduria su techninėmis kliūtimis.
Dėl to puslaidininkių inžinieriai didina našumą, sujungdami lustus arčiau vienas kito. Atsiranda mažieji silicio metropoliai, esantys mūsų elektroninio pasaulio centre. Kai kuriais atvejais jie užauga tokie dideli, kad pasiekia fizinius matmenis, kokius lustuose retai matėme.
Šiuo metu dauguma lustų yra maždaug cento ar ketvirčio dydžio, tačiau kai kurie lustai dabar išauga iki beveik žaidimo kortos arba vienu atveju pietų lėkštės dydžio.
Šie megalustai randomi ne tik galingiausiuose pasaulyje superkompiuteriuose, bet ir namuose esančiuose įrenginiuose. „Microsoft“ vaizdo žaidimų konsolėje „Xbox“ ir „Sony PlayStation 5“ naudojama kai kurie iš jų, kuriuos sukūrė „Advanced Micro Devices“. Ir Apple taikė šį metodą savo M1 Ultra savo Mac Studio kompiuteriams.
Tačiau šie megalustai gali kelti iššūkių inžinieriams, kai reikia valdyti papildomą šilumą, kurią jie sukuria iš visų skaičiavimų, atliekamų tankiai supakuotose grandinėse. Ir nors jie gali būti efektyvesni, tačiau dėl didelio dydžio jie kartais sunaudoja daug energijos. Jei jums įdomu, kodėl jūsų mobiliajame įrenginyje dar nėra megalustų, tai yra jūsų atsakymas.
Tam tikromis priemonėmis megalustai yra tiesiog būdas tęsti Moore'o dėsnio tendenciją – Intel įkūrėjo Gordono Moore'o pastebėjimą, kad kas dvejus metus vartotojai gali tikėtis maždaug dvigubai daugiau tranzistorių, taigi ir skaičiavimo galios, už dolerį. Ši nykščio taisyklė buvo paskelbta anksčiau, tačiau lustai vis gerėja. „Megalustai“ yra tik naujausia pramonės naujovė, žadanti vis didesnį našumą.
Megalustų kūrimas nėra tik mažas žygdarbis, iš dalies dėl to, kad tai reiškia, kad kiekvienas lusto komponentas turi būti manevruojamas į vietą nanoskalės tikslumu ir reikia sujungti juos, nenaudojant mikroskopinio lituoklio.
Dabar tai įmanoma iš esmės dėl naujausių naujovių srityje, kurios lustų pramonė ilgą laiką ignoravo. Ta sritis yra „pakavimas“. Tai paprastai nesvarbus žingsnis, kuris įvyksta po to, kai buvo pagaminta mikroschema, kai ji yra prijungta prie mažų laidų ir apgaubta plastiku, prieš dedant ant lentos, taip pat padengtos laidais, jungiančios ją su likusiu įrenginiu.
Tradiciniuose įrenginiuose lustas, priimantis ir perduodantis radijo bangas (tarkime, norint susisiekti per „Wi-Fi“), gali prisijungti prie kito, atliekančio bendrosios paskirties skaičiavimus, o ryšys tarp jų yra kažkas pažodžiui vadinamo „magistrale“. Tačiau, kaip ir jo atitikmuo realiame pasaulyje, ši magistralė vargu ar yra greitas būdas ką nors gabenti tarp šių gretimų silicio miestų. Vietoj to, naujoji megalustų pakuotė tiesiogiai sujungia šiuos du lustus – ir galbūt daug daugiau. Rezultatas labiau panašus į visų šių lustų sudėjimą po vienu stogu viename daugiaaukštyje.
Įprasta mikroschema beveik trečdalį savo ploto ir tiek pat energijos suvartojimo turi skirti grandinėms, kurios perduoda lusto skaičiavimų rezultatus likusiai įrenginio daliai, sako Subramanianas Iyeris, buvęs pakuočių plėtros direktorius. Tarptautinės verslo mašinos, o dabar Kalifornijos universiteto Los Andžele profesorius. Sudėjus lustus, ryšys tarp jų yra greitesnis, nes tarp jų galima užmegzti daug daugiau ryšių.
Esminis lustų kaupimo elementas yra naujos rūšies mikroschema, vadinama „lusteliu“. Tai pašalina kai kurias senojo tipo grandines, kad būtų galima tiesiogiai bendrauti su kitais mikroschemos elementais. Sukūrus daug trumpų, tiesioginių jungčių – dažnai nukaltų iš to paties silicio, iš kurio gaminami patys lustai, o ne iš vario ar kokio nors kito metalo – šie lusteliai gali būti sulydyti su kitomis mikroschemomis, kad susidarytų megalustai.
Tiesioginis ryšys tarp skirtingų mikroschemų, kurios kartu sudaro megalustą, leidžia joms veikti, kaip vienas milžiniškas mikroprocesorius, sako Rakesh Kumar, Ilinojaus universiteto elektrotechnikos profesorius Urbana-Champaign.
Vienas iš kraštutinių pavyzdžių yra neseniai paskelbti „Intel“ Ponte Vecchio grafikos procesoriai. Kiekvienas yra sudarytas iš 63 skirtingų mikroschemų. Šių mikroschemų, sukrautų ant viršaus ir suspaustų viena šalia kitos, bendras plotas yra 3100 kvadratinių milimetrų, jose yra 100 milijardų tranzistorių. Palyginimui, tipinis lustas, esantis nešiojamojo kompiuterio širdyje, yra mažesnis nei 150 kvadratinių milimetrų, arba maždaug 1/20 dydžio, ir turi apie 1,5 milijardo tranzistorių – 1,5 % nuo to.
AMD, pradėjusi dabartinę lustų technologijos erą, jau siūlo procesorius su sauja mikroschemų viduje. Bendrovė išsiaiškino, kad tiesiog ant procesoriaus sudėjus atminties lustą – lustą, kuris atlieka didžiąją dalį ne grafinių skaičiavimų kompiuteryje – ji sugebėjo žymiai padidinti savo sistemų greitį.
Nors mikroschemų pagrindu pagamintų megalustų šiuo metu gali būti nedaug, jų gamybos tendencija vis spartėja, sako Marcas Swinnenas, Ansys, bendrovės, kuriančios fizinio modeliavimo programinę įrangą, plačiai naudojamą mikroschemų projektavimo pramonėje, produktų rinkodaros direktorius. „Ansys“ klientų projektų, susijusių su sukrautomis mikroschemomis, skaičius išaugo 20 kartų nuo 2019 m., jis buvo mažas vienženklis, sako bendrovės atstovas. (Apskaičiuota, kad bendras tokių lustų projektavimo projektų, vykstančių pasaulyje bet kuriuo metu, skaičius siekia šimtus.)
Pagrindinis pramonės susidomėjimo šia technologija veiksnys yra vis daugiau įmonių, įskaitant „Amazon“, „Google“, „Microsoft“, „Tesla“ ir kitas, noras sukurti savo, vis galingesnes mikroschemas, kad būtų galima valdyti viską nuo debesijos paslaugų ir išmaniuosius telefonus į žaidimų pultus ir transporto priemones.
„Dabar yra ištisi didžiųjų įmonių padaliniai, kurių verslo pasiūlymas priklauso nuo jų silicio kokybės“, – sako J. Swinnen.
Be to, susidomėjimą megalustais skatina didžiuliai dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi sistemų reikalavimai esamai aparatūrai, sako UCLA daktaras Iyeris. Nors kai kurie į šį poreikį atsakė senoviniu būdu, sukūrę tikrai milžiniškas mikroschemas, kiti, įskaitant Dr. Iyer komandą, dirba su dirbtiniu intelektu orientuotais megalustais, sudarytais iš mikroschemų.
Trumpai tariant: lustų plitimas dar tik prasideda.“ [1]
1. EXCHANGE --- Keywords: The Age of the Megachip Is Dawning --- Mini-metropolises of silicon are coming to our devices
Mims, Christopher.
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 30 July 2022: B.4.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą