تکنولوژی تراشه جدید IBM، گام بزرگ بعدی در قانون مور را نشان می‌دهد.

منتشر شده در singularityhubبه تاریخ ۹ می ۲۰۲۱
لینک منبع IBM's New Chip Technology Shows Off the Next Big Step in Moore's Law

زندگی مدرن به طور فزاینده‌ای به این بستگی دارد که ما چگونه با مهارت الکترون‌ها را از طریق مازه‌ای در مقیاس نانو که بر روی تراشه‌های کامپیوتر حک شده‌اند، حمل‌و‌نقل کنیم. این پردازنده‌ها دیگر فقط برای لپ‌تاپ‌ها نیستند - آن‌ها در ماشین شما، ترموستات شما، یخچال و مایکروویو شما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

و این بیماری همه‌گیر نشان داده‌است که وابستگی ما تا چه حد عمیق است.

البته، کمبود جهانی تراشه‌های کامپیوتری، که با مسائل عدم قطعیت در تقاضا و زنجیره تامین به وجود آمده‌اند، در حال حاضر در حال موج زدن در میان سازندگان دستگاه‌ها، و همچنین سازندگان ماشین‌ها، جاروبرقی، و دریچه اجاق‌گاز است. واضح است که ما به دام افتاده‌ایم.

بنابراین، شاید جای تعجب نباشد که وقتی شرکت‌ها تراشه‌های کامپیوتری بهتر، سریع‌تر و کارآمدتر را اعلام می‌کنند، دنیا مورد توجه قرار می‌گیرد. این هفته، نوبت (آی‌بی‌ام) بود که سرخط خبرها را بسازد. این شرکت، که زمانی مترادف با تمام محاسبات بود، اعلام کرد که برای اولین بار یک فرآیند ساخت کیپکینگ ۲ نانومتری (nm) را نشان داده است.

در یک خبر رسمی منتشر شده، آی‌بی‌ام گفته است که این روند جدید حدود ۵۰ میلیارد ترانزیستور بر روی یک تراشه به اندازه یک ناخن خواهد داشت. همچنین تراشه‌هایی را به ارمغان می‌آورند که ۷۵ درصد کارآمدتر یا ۴۵ درصد سریع‌تر از تراشه‌های ۷ نانومتری امروزی هستند.

به نظر می‌رسد که IBM در رقابت برای تکنولوژی تراشه برتر از بقیه جلوتر باشد. آخرین تراشه‌های اینتل از یک فرآیند ۱۰ نانومتری استفاده می‌کنند و TSMC از یک فرآیند ۷ نانومتری استفاده می‌کند. و این شرکت پیشرفت بسیار جالب و قابل‌توجهی داشته است. اما مقایسه چیپ‌ها پیچیده است. بنابراین، بهتر است که اخبار را کمی بیشتر تشریح کنیم تا تصویر بزرگ‌تر را بهتر بفهمیم.

نسبت نانومتر به نانومتر، نسبت سیب به پرتقال است.

پیشرفت در تراشه‌های کامپیوتری به مدت طولانی در گام‌های با اندازه نانومتر اندازه‌گیری شده است. هر گام به پایین، مولفه‌های بیشتری - به ویژه، ترانزیستورها-را در یک ناحیه جمع می‌کند. و در دهه‌های گذشته، زمانی وجود داشت که نامگذاری نانومتری عملا با اندازه برخی از اجزای تراشه مطابقت داشت. اما آن زمان گذشته است. با پیشرفت فن‌آوری تراشه، اندازه‌گیری مولفه‌های تراشه از قرارداد نامگذاری هر نسل جدا می‌شود.

تا زمانی که چیپ‌ها آخرین جهش بزرگ را به FinFET کردند-یک طرح ترانزیستور سه‌بعدی مانند یک بال-کمی بیش از یک دهه پیش، تعداد گره‌های صنعت عملا بی‌معنی بود. این مربوط به هیچ بعدی در تراشه نبود. در حال حاضر بحث بر سر این است که چه تعداد جدید، یا ترکیبی از اعداد، بهتر منعکس‌کننده پیشرفت هستند. و اگر چه این نیز نسبتا پیچیده است، یکی از متخصصان پیشنهاد می‌کند چگالی ترانزیستور به ازای هر میلی‌متر مربع است.

برای دیدن نحوه گیج‌کننده بودن قرارداد نام گذاری قدیمی، تراشه‌های ۱۰ nm اینتل را با تراشه‌های ۷ nm TSMC مقایسه کنید. این دو در واقع تراکم ترانزیستور تقریبا معادل دارند، با ۱۰۰ میلیون ترانزیستور اینتل به ازای هر میلی متر مربع که در واقع ۹۱ میلیون TSMC به ازای هر میلی‌متر مربع است.

ممکن است مطالعه مقاله مشاهدات هیدرودینامیک کاردار-پاریسی-ژانگ در یک ماده کوانتومی برای شما جذاب باشد.

البته IBM چگالی ترانزیستور را صریحا اعلام نکرد. اما پس از رسیدن به این موضوع که «fingernail» دقیقا به چه اندازه‌ای بود-نمایندگان شرکت گفتند حدود ۱۵۰ میلی‌متر مربع-نشریه AnandTech محاسبه کرد که فرآیند جدید IBM حدود ۳۳۳ میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر مربع تولید خواهد کرد. که در واقع، فراتر از هر چیزی در تولید است. گفته می‌شود که یک تراشه ۳ نانومتری TSMC در حال ساخت برای اپل است که می‌تواند تقریبا ۳۰۰ میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر مربع داشته باشد و به محض سال آینده وارد تولید شود.

نانوشیت‌ها: گام بعدی در قانون مور؟

شاید مهم‌ترین خبر طراحی خود ترانزیستورها باشد. تکنولوژی جدید IBM-به نام نانو ورق یا گیت-در اطراف ترانزیستورها-جانشین ترانزیستورهای FinFET امروزی است که مدت‌ها انتظار آن می‌رود. این شرکت از سال ۲۰۱۷ بر روی فن‌آوری کار کرده است.

ترانزیستورهای FinFET از یک کانال بال شکل احاطه شده در سه طرف توسط یک «دروازه» که جریان الکترون‌ها را کنترل می‌کند، تشکیل شده‌اند. اما ترانزیستورهای نانو ورق IBM (یا گیت-همه-طرف) در عوض یک کانال لایه‌ای دارند. لایه‌ها در بالای یکدیگر قرار گرفته‌اند و مانند سه خوک در یک پتو، از هر طرف توسط دروازه احاطه شده‌اند. این بخش آخر مهم‌ترین بخش است. ترانزیستورهای گیت-همه-طرف، کنترل بهتر جریان را از طریق کانال فراهم می‌کنند، از نشتی جلوگیری می‌کنند و بازده را افزایش می‌دهند.

عیسی دل الامو، استاد دانشگاه MIT که متخصص فن‌آوری‌های نوین ترانزیستور است، به Wired گفت: «این یک فن‌آوری فوق‌العاده هیجان‌انگیز است.» «این یک طرح کاملا جدید است که نقشه راه را برای آینده پیش می‌برد.» و در حالی که IBM ممکن است اولین کسی باشد که فن‌آوری را در این سطح نشان دهد، احتمالا آخرین نخواهند بود. سامسونگ و TSMC احتمالا از این روش پیروی خواهند کرد.

مقایسه جدی عملکرد بین تراشه‌های تولیدی امروز و تراشه‌های آینده با استفاده از ترانزیستورهای جدید IBM بسیار زود است، اما جای نگرانی نیست که بگوییم پیشرفت‌های قابل‌توجهی را ارائه خواهند کرد. دن هاچسون، مدیرعامل شرکت تجزیه‌و‌تحلیل تحقیق VLSI، به Wired IBM گفت که بهبود عملکرد برآورد شده در واقع محافظه‌کارانه به نظر می‌رسد و این کار را «نقطه عطفی برای صنعت» نامید.

چیپ‌های نسل آینده

چه زمانی می‌توانید یک دستگاه را با یکی از این تراشه‌ها بخرید؟ به احتمال زیاد نه برای یک ذره. اگرچه IBM همچنان چیپ طراحی می‌کند، اما در سال ۲۰۱۴ بیزنس ساخت چیپ‌ساز خود را فروخت. این تکنولوژی جدید از تسهیلات تحقیقاتی خود در آلبانی، نیویورک نشئت می‌گیرد و یک نمایش‌دهنده است، نه یک چیپ آماده تولید. در سال‌های آینده، IBM این فرآیند را تکمیل خواهد کرد، که در آن ممکن است با صدور مجوز معاملات با شرکایی مانند اینتل و سامسونگ راه خود را به تولید چیپ‌ها باز کند.

این صنعت احتمالا در این فاصله زمانی ثابت نخواهد ماند. در حال حاضر نوعی رنسانس در صنعت تراشه وجود دارد. دیگر تنها درباره‌ی صرف میلیاردها دلار برای جمع کردن چند قطره دیگر از تراشه‌های سنتی نیست. انرژی و نوآوری به این بخش نیرو می‌بخشد و باعث انفجار طرح‌های عجیب‌و‌غریب کامبرین برای اهداف خاص مانند AI می‌شود. و بخش اعظم آن در خارج از شرکت‌های بزرگ در حال وقوع است.

برای اولین بار در طول سال‌ها، سرمایه خطرپذیر وارد شرکت‌های نوبنیان می‌شود - در حقیقت بیش از ۱۲ میلیارد دلار تنها در سال ۲۰۲۰ به بیش از ۴۰۰ شرکت تراشه رسید. بنابراین، حتی در میان خشکسالی تراشه امسال، به نظر می‌رسد که باران‌های موسمی در حال جمع شدن هستند.

این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.