عصر ریزتراشه به پایان راه خود رسیده است؟ معماری‌های «مقیاس ویفر» آینده پردازش هستند

موتور عصر دیجیتال برخلاف قوانین فیزیک است. نیمه هادی های مدرن، پایه های میکروسکوپی محاسبات، در حال نزدیک شدن به محدودیت های فیزیکی خود هستند، درست زمانی که هوش مصنوعی و پردازش داده ها با عملکرد بالا در حال رسیدن به اوج تقاضا هستند. نتیجه یک بازنگری اساسی در صنعت و جستجوی جایگزینی برای میکروچیپ ها است.

خلاصه و نکات اصلی

• 🔹 محدودیت های فیزیکی: صنعت نیمه هادی به یک حد فیزیکی رسیده است، به ویژه به “محدودیت شبکه” که از بزرگتر شدن تراشه ها جلوگیری می کند.
• 🔹 نیاز روزافزون به هوش مصنوعی: تقاضای گسترده برای پردازش هوش مصنوعی معماری سنتی را به چالش کشیده است.
• 🔹 ظاهر معماری در مقیاس ویفر: شرکت هایی مانند سربراس به دنبال غلبه بر این محدودیت ها با استفاده از کل ویفر سیلیکونی به عنوان یک تراشه یکپارچه هستند.
• 🔹 پردازش آینده: این تحولات ممکن است به پایان تسلط ریزتراشه ها و ظهور “مراکز داده در یک جعبه” منجر شود.

چرا انویدیا با چالش 5 تریلیون دلاری مواجه است؟

این تحول در هیچ کجا بزرگتر از شرکت نیست Nvidia نامشخص؛ شرکتی که اخیراً در حدود 5 تریلیون دلار وارد شد و آن را به با ارزش ترین شرکت عمومی در جهان تبدیل کرد. پردازنده‌های پرچمدار انویدیا شگفت‌انگیز هستند. در یک بسته پلاستیکی قرار گرفته و با اتصالات مسی در هم قفل شده است، هر واحد حاوی حداکثر 208 میلیارد این یک ترانزیستور است.

قیمت این قطعات تقریبا برای هر اسلاید 30000 دلار، قدرت محاسباتی بی سابقه ای را ارائه می دهد، به خصوص زمانی که هزاران عدد از آنها در مراکز داده در کنار هم قرار گرفته باشند. پیشرفت‌های اخیر معماری Nvidia به تراشه‌ها اجازه می‌دهد تا به‌جای واحدهای پردازش مستقل، به‌عنوان ابررایانه‌ها کار کنند.

مرز شبکه چیست و چرا دیوار فیزیکی است؟

با این حال، الزامات محاسباتی نمایی هوش مصنوعی به جایی رسیده است که توسط قوانین تغییرناپذیر فیزیک دیکته می شود. این فرآیند در قلب ساخت تراشه قرار دارد لیتوگرافی UV شدید سقوط این عملیات توسط شرکت هلندی انجام شد ASML و دستگاه 380 میلیون تومان آن ماشین افراطی مسلط است.

دستگاه ASML افراطی

این ابزار که شبیه یک دوربین بسیار تخصصی به نظر می‌رسد، نور را از طریق ماسک‌های نوری کوچک به ویفرهای سیلیکونی می‌تاباند تا الگوهای مدار را شناسایی کند. با وجود این پیچیدگی، حتی پیشرفته ترین سیستم لیتوگرافی با محدودیت های اساسی روبرو است: محدودیت شبکه. این قانون فیزیک اندازه یک تراشه را تقریباً محدود می کند 800 میلی متر مربع در نتیجه، برای دستیابی به قدرت پردازش بیشتر، وظایف محاسباتی باید بین چندین تراشه کوچکتر که با بسته‌های متراکم‌تر، کابل‌ها و اتصالات فیبر متصل شده‌اند تقسیم شوند.

راه حل جایگزین: تراشه ها و مضرب آنها

این محدودیت های معماری در طراحی در حال تحول مراکز داده مدرن، جایی که گرایش به سمت… برش های کوچک آنها برای مقیاس پذیری کوچکتر و فشرده تر هستند. با این حال، این تقسیم‌بندی بار ارتباطات را افزایش می‌دهد، به نوآوری‌های بسته‌بندی هوشمندتر نیاز دارد و پیچیدگی سیستم را افزایش می‌دهد.

فراتر از ریزتراشه: معماری در مقیاس ویفر و مراکز داده در یک جعبه

در مواجهه با محدودیت های شبکه و کاهش بازدهی افزایش مقیاس، محققان و شرکت های نیمه هادی در حال بررسی هستند. ادغام در مقیاس تراشه این مدل به طور کامل تراشه های گسسته سنتی را کنار می گذارد و در عوض، از کل ویفر سیلیکونی به عنوان یک پلت فرم پردازش یکپارچه عظیم استفاده می کند

آخرین تلاش های این شرکت مغز از پالو آلتو، تولید سرب WSE-3 (موتور مقیاس ویفر 3) همین بود چهار تریلیون شامل یک ترانزیستور و 7000 این دو برابر پهنای باند حافظه را در مقایسه با تراشه های پریمیوم سنتی فراهم می کند. برخلاف معماری‌های استاندارد، WSE-3 حافظه را مستقیماً در تراشه جاسازی می‌کند و تأخیر دسترسی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد و اندازه کلی مراکز داده را کاهش می‌دهد.

یک شرکت تسلا همچنین تحت رهبری ایلان ماسک، مفاهیم مشابهی در پروژه معرفی شده است دوجو خودش را امتحان کرد. اگرچه این پروژه در داخل متوقف شده است، این رویکرد در شرکت ها به عنوان مثال DensityAI او از شرکت فرار کرد L تحقیقیکی از تامین کنندگان پیشرو تجهیزات ساختمانی، همچنین از طریق زیرمجموعه خود، شرکت مولتی بیم، لیتوگرافی پرتو الکترونیکی چند ستونی را توسعه می دهد و راهی را برای تولیدکنندگان فراهم می کند تا روی ویفرهای بسیار بزرگتر حکاکی کنند و مانع توری را دور بزنند.

این پیشرفت ها نشان می دهد که عصر ریزتراشه ها ممکن است به زودی جای خود را به معماری هایی بدهد که از نظر شکل و عملکرد بسیار متفاوت هستند. همانطور که ادغام در مقیاس ویفر و تکنیک های لیتوگرافی جدید بالغ می شود، ایجاد آن ممکن می شود “مراکز داده در یک جعبه” واقع‌بینانه‌تر می‌شود و وضعیت اقتصادی و فناوری موجود را که برای نسل‌ها بر زیرساخت‌های دیجیتالی تسلط داشته است، به چالش می‌کشد.

آیا فکر می کنید طرح های ریزتراشه می توانند به طور کامل جایگزین طراحی ریزتراشه های سنتی شوند؟