Ý nghĩa của việc thu nhỏ kích thước các con Chip

Thế giới bán dẫn đang ảm đạm với tin tức rằng nhà sản xuất chất bán dẫn tùy chỉnh GlobalFoundries, nhà sản xuất ra đời khi AMD tự hủy bỏ các cơ sở chế tạo của mình, đã tuyên bố quyết định đột ngột từ bỏ chương trình phát triển FinFET 7nm của mình và tái cấu trúc các nhóm R&D của mình xung quanh “sáng kiến danh mục nâng cao”.

Hiện tại, GlobalFoundries sẽ hướng tới sản xuất 12nm và 14nm. Như tất cả đã nói, khoảng 5% (khoảng 18.000 nhân viên) sẽ mất việc làm của họ. Nhưng nó cũng thiết lập lại AMD, - một khách hàng GlobalFoundries, trong nỗ lực của mình để đi trước Intel – công ty đã phải vật lộn trong hai năm để đạt đến 10nm và sẽ không đạt được điều đó cho đến năm 2020.

“Phần lớn các khách hàng đang tìm cách nhận được nhiều giá trị hơn từ mỗi thế hệ công nghệ để tận dụng các khoản đầu tư đáng kể cần thiết vào từng nút công nghệ. Về cơ bản, các nút này đang chuyển sang các nền tảng thiết kế phục vụ nhiều đợt ứng dụng, mang lại cho mỗi nút tuổi thọ lớn hơn. Sự năng động trong ngành này đã dẫn đến sụt giảm khách hàng không cần thiết kế vào các giới hạn bên ngoài theo định luật Moore”, Thomas Caulfield, người được bổ nhiệm làm Giám đốc điều hành của GlobalFoundries hồi tháng 3 năm ngoái, cho biết.

Việc chuyển sang một nút xử lý mới không phải là vấn đề tầm thường. Phải mất hàng tỷ USD để giảm một kích thước trong công nghệ xử lý. Điều mà Caulfield nói là có ít khách hàng hơn có nhu cầu này trong quy trình sản xuất, vì vậy lợi tức đầu tư không có ở đó.

“Tôi nghĩ chúng ta đã đạt được một sự thay đổi trong Định luật Moore. Định luật Moore là một định luật kinh tế: chúng ta giảm chi phí của bóng bán dẫn với từng thế hệ. Chúng tôi vẫn sẽ giảm kích thước của bóng bán dẫn nhưng với tốc độ chậm hơn”, Jim McGregor, chủ tịch của Tirias Research, người thuộc ngành công nghiệp bán dẫn nói.

Để tăng thêm định luật Moore, có khả năng Intel, GlobalFoundries, và những công ty công nghệ khác sẽ tăng cường thu nhỏ kích thước chip với các mô-đun đa chip (MCM) và xếp chồng. AMD sử dụng MCM trong bộ xử lý máy chủ Epyc của nó. Chip không phải là một con quái vật 32 nhân, ít nhất là về mặt cấu tạo. Đó là bốn mô-đun 8 lõi với các liên kết tốc độ cao. Và các nhà sản xuất flash NAND như Samsung và Micron đã thực hiện xếp chồng 3D với bộ nhớ flash trong một thời gian.

Tại sao bạn nên quan tâm đến các nút xử lý

Tất cả điều này đều nói về các nút xử lý bên trong, và đó là chủ đề cho các trang web “mọt sách” cực đoan như Tom's Hardware Guide hoặc AnandTech. Nhưng tại sao bạn nên quan tâm? Bởi vì đó là tất cả về hiệu quả, McGregor nói.

“Bạn phải tìm ra cách để mở rộng các tài nguyên đó. Với mỗi thế hệ công nghệ trong một trung tâm dữ liệu, bạn sẽ mong đợi để có thể xử lý nhiều khối lượng công việc hơn trong cùng một khối nhiệt và năng lượng. Nếu bạn không thể tiếp tục mở rộng quy mô, bạn sẽ đến mức mà một trung tâm dữ liệu bị giới hạn”, ông nói.

“Tôi đã thấy nó ở đâu trung tâm dữ liệu từ tường đến tường, phần cứng từ trần đến sàn. Chúng được tối đa trong nhiệt điện và không gian. Vì vậy, bạn luôn tìm kiếm thế hệ công nghệ tiếp theo để đưa thêm sức mạnh tính toán vào cùng một không gian hoặc bạn không thể làm bất cứ điều gì với trung tâm dữ liệu đó. Vì vậy, khi bạn không làm giảm đường cong chi phí và bạn sẽ không cạnh tranh với đối thủ”, ông nói thêm.

Hãy tưởng tượng nếu dung lượng ổ đĩa cứng ngừng phát triển. Bạn có số lượng không gian X trong trung tâm dữ liệu để lưu trữ. Nếu bạn không thể đặt trong ổ cứng lớn hơn, thì bạn đã đạt đến giới hạn dung lượng của trung tâm dữ liệu và sau đó là gì? Tạo một cái khác? Các công ty muốn rời khỏi trung tâm dữ liệu của họ. Khả năng tính toán không khác nhau. Các nút xử lý nhỏ hơn cho CPU có nghĩa là khả năng tính toán cao hơn trong cùng một không gian.

Cần phải có một bước đột phá, và nó không xảy ra bất kỳ lúc nào. Một thay thế có thể được gọi là Extreme Ultraviolet Lithography đang được phát triển, nhưng nó tốn hàng tỷ đô la và thiết bị chính có kích thước của một ngôi nhà hai tầng, McGregor nói. Trong khi đó, độ dày của transistor được đo bằng electron.

Các định luật vật lý là một điều bướng bỉnh.