Kas yra procesoriaus mikroschemos?

Istoriškai CPU sparčiai padidino našumą pagal neformalų „Moore'o dėsnį“. Moore'o dėsnis yra pastebėjimas, kad procesorių tranzistorių skaičius, taigi ir procesorių apdorojimo galia, padvigubėja kas dvejus metus.

Moore'o įstatymas gana nuosekliai galiojo dešimtmečius nuo tada, kai jis pirmą kartą buvo paskelbtas 1965 m., visų pirma dėl to, kad procesorių gamintojai nuolat tobulina tranzistorių mažumą. Procesoriaus tranzistoriaus dydžio sumažinimas padidina našumą, nes daugiau tranzistorių gali tilpti į mažesnę erdvę, o mažesni komponentai yra efektyvesni.

Moore'o įstatymas negyvas

Tačiau realiai, Moore'o dėsnis niekada nesilaikys amžinai, nes vis sunkiau ir sunkiau sutraukti komponentus, kuo mažesni jie. Nuo 2010 m. 14 ir 10 nanometrų skalėje – tai yra 10 milijardųjų metro – procesorių gamintojai pradėjo bėgti į fiziškai įmanomų ribą. Procesorių gamintojai tikrai stengėsi toliau mažinti proceso dydį iki 10 nm, nors nuo 2020 m. yra prieinami kai kurie 7 nm lustai, o 5 nm lustai yra projektavimo stadijoje.

Siekdami kovoti su proceso susitraukimo trūkumu, procesorių gamintojai turėjo naudoti kitus metodus, kad toliau didintų procesoriaus našumą. Vienas iš šių būdų yra tiesiog didesnių procesorių gamyba.

Derlius

Viena iš problemų kuriant tokį neįtikėtinai sudėtingą procesorių yra ta, kad proceso našumas nėra 100%. Kai kurie pagaminti procesoriai yra tiesiog sugedę, kai yra pagaminti, todėl juos reikia išmesti. Gaminant didesnį procesorių, didesnis plotas reiškia, kad yra didesnė tikimybė, kad kiekvienas lustas turės trūkumų, dėl kurių jį reikės išmesti.

Procesoriai gaminami partijomis, daug procesorių vienoje silicio plokštelėje. Pavyzdžiui, jei šiose plokštelėse yra vidutiniškai 20 klaidų, tada maždaug 20 procesorių vienoje plokštelėje reikės išmesti. Naudojant mažą procesoriaus dizainą, vienoje plokštelėje gali būti, tarkime, šimtas procesorių; prarasti 20 nėra puiku, tačiau 80% pelnas turėtų būti pelningas. Tačiau naudojant didesnį dizainą vienoje plokštelėje negali tilpti tiek daug procesorių, nes ant plokštelės tilps tik 50 didesnių procesorių. Prarasti 20 iš šių 50 yra daug skausmingiau ir mažiau tikėtina, kad bus pelninga.

Pastaba: šio pavyzdžio reikšmės naudojamos tik demonstravimo tikslais ir nebūtinai atspindi realų pajamingumą.

Chiplets

Siekdami kovoti su šia problema, procesorių gamintojai išskyrė kai kurias funkcijas ir komponentus į vieną ar daugiau atskirų lustų, nors jie lieka tame pačiame bendrame pakete. Šie atskirti lustai yra mažesni, nei būtų vienas monolitinis lustas, ir yra žinomi kaip "Chiplets".

Kiekvienai atskirai mikroschemai net nereikia naudoti to paties proceso mazgo. Visiškai įmanoma turėti 7 nm ir 14 nm mikroschemas toje pačioje bendroje pakuotėje. Naudojant kitą proceso mazgą, galima sutaupyti išlaidų, nes lengviau sukurti didesnius mazgus, o išeiga paprastai būna didesnė, nes technologija yra mažiau pažangi.

Patarimas: Proceso mazgas yra terminas, vartojamas nurodant naudojamų tranzistorių mastą.

Pavyzdžiui, AMD antrosios kartos EPYC serverio procesoriuose CPU procesoriaus branduoliai yra padalinti į aštuonias atskiras mikroschemas, kurių kiekviena naudoja 7 nm procesoriaus mazgą. Atskiras 14 nm mazgo lustas taip pat naudojamas mikroschemų įvesties / išvesties arba įvesties / išvesties ir viso procesoriaus paketo apdorojimui.

„Intel“ kuria kai kuriuos savo būsimus procesorius, kad jie turėtų du atskirus procesoriaus lustus, kurių kiekvienas veikia skirtingame proceso mazge. Idėja yra ta, kad senesnis sandėliuko mazgas gali būti naudojamas užduotims, kurioms reikalingas mažesnis energijos kiekis, o naujesnio mažesnio mazgo procesoriaus branduoliai gali būti naudojami, kai reikia didžiausio našumo. Dizainas naudojant padalintą apdorojimo mazgą bus ypač naudingas „Intel“, kuri stengėsi pasiekti priimtiną 10 nm proceso derlių.