انٹیل کا 10nm عمل: یہ صرف چپ پیمانے سے زیادہ ہے

کل پیشکشوں کی ایک سیریز میں ، انٹیل نے جدید پروسیسرز بنانے کے لئے اپنے آنے والے 10nm عمل کے بارے میں بہت سی مزید تفصیلات بتائیں ، کم طاقت اور کم لاگت والے آلات کے لئے ڈیزائن کیا گیا ایک نیا 22nm FinFET عمل انکشاف کیا ، چپ نوڈس کا موازنہ کرنے کے لئے ایک نیا میٹرک تجویز کیا ، اور عام طور پر آگے بڑھایا خیال کریں کہ "مور کا قانون زندہ ہے اور بہتر ہے۔" میرے نزدیک جو چیز سب سے زیادہ کھڑی تھی وہ یہ خیال تھا کہ اگرچہ پروسیسر بنتے رہیں گے زیادہ گھنے ، نئے پروسیس نوڈس کی مشکلات اور لاگت سے یہ سوچنے پر مجبور ہوجائے گا کہ مستقبل میں چپس کو کس طرح ڈیزائن کیا جائے گا۔

مارک بوہر ، انٹیل سینئر ساتھی اور عمل کے فن تعمیر اور انضمام کے ڈائریکٹر ، انٹیل کو معمول کی راہ دی جس سے یہ بات کی جا سکتی ہے کہ یہ عمل ٹیکنالوجی میں سیمیکمڈکٹر انڈسٹری کی قیادت کس طرح کرتا ہے۔ انہوں نے کہا کہ انٹیل کو اپنے حریفوں پر تقریبا three تین سال کی برتری حاصل ہے ، حالانکہ سام سنگ اور ٹی ایس ایم سی جیسے چپ فاؤنڈری اس سال کے اختتام تک انٹیل کی 10nm پروڈکٹس کے سامنے آنے سے پہلے 10nm کے عمل کو ختم کرنے میں مبتلا ہیں۔ بوہر نے کہا کہ انٹیل نے پچھلے 15 سالوں میں انڈسٹری کی زیادہ تر اہم پیشرفتوں کو متعارف کرایا ، جن میں تناؤ والا سلیکن ، ہائی کے دھاتی گیٹ ، اور فین ایف ای ٹی ٹرانجسٹر (جس کو انٹیل اصل میں ٹری گیٹ کہا جاتا ہے ، اگرچہ اس کے بعد سے یہ صنعت معیاری نام استعمال کرنے میں واپس آیا ہے)۔ .

بوہر نے کہا کہ تمام مینوفیکچررز کے ذریعہ استعمال ہونے والے نوڈ نمبرز اب معنی خیز نہیں ہیں ، اور اس کے بجائے سیل ایریا کے ذریعہ تقسیم شدہ ٹرانجسٹر کاؤنٹی پر مبنی نئی پیمائش کا مطالبہ کیا گیا ہے ، نینڈ سیل سیل کی پیمائش کا 60 فیصد اور اسکین فلپ فلاپ کے ساتھ گنتی کرتے ہیں۔ منطق کے خلیات 40 فیصد گنتی کر رہے ہیں (واضح ہونے کے لئے ، وہ نند فلیش میموری سیلز کا ذکر نہیں کررہا ہے ، بلکہ نینڈ یا "منفی- اور" منطق کے دروازوں کی طرف اشارہ کررہے ہیں)۔ یہ آپ کو فی مربع ملی میٹر ٹرانجسٹروں میں پیمائش فراہم کرتا ہے ، اور بوہر نے اس طرح کے پیمانے پر انٹیل کی بہتری کی عکاسی کرتے ہوئے ایک گراف دکھایا ، جس میں 45nm میں 3.3 ملین ٹرانجسٹر / ملی میٹر ^{2 سے} 14nm پر 37.5 ملین ٹرانجسٹر / ملی میٹر ² اور 100 ملین سے زیادہ ٹرانجسٹرس میں منتقل کیا گیا ہے۔ / ملی میٹر ² پر 10nm۔

پچھلے کچھ سالوں میں ، انٹیل پیمائش کے طور پر گیٹ پچ ٹائم منطق سیل اونچائی کا استعمال کررہا ہے ، لیکن بوہر نے کہا کہ اس سے انٹیل کی تمام تر پیشرفتوں کو مزید گرفت میں نہیں لیا گیا۔ انہوں نے کہا کہ پیمائش کا ایک اچھا رشتہ دار طریقہ رہا موازنہ ، لیکن مشکل نمبر نہیں دیا۔

بوہر نے کہا کہ اگرچہ نوڈس کے مابین وقت میں توسیع ہو رہی ہے - لیکن انٹیل ہر دو سال بعد نئے نوڈس متعارف نہیں کرسکتا ہے - کمپنی عام ایریا اسکیلنگ سے بہتر حصول کے قابل ہے ، جسے انٹیل کہتے ہیں " ہائپر اسکیلنگ "انہوں نے ایک چارٹ دکھایا جس میں یہ ظاہر کیا گیا تھا کہ 14nm اور 10nm انٹیل دونوں ہی منطق کے علاقے کو پچھلے نوڈ پر منطق کے رقبے کا 37 فیصد سائز بنانے میں کامیاب ہے۔

بوہر نے نوٹ کیا کہ پروسیسر کے دوسرے حصے ably خاص طور پر مستحکم بے ترتیب رسائی میموری اور ان پٹ آؤٹ پٹ سرکٹری log اسی شرح سے منقطع نہیں ہورہے جو منطق کے ٹرانجسٹر ہیں۔ ان سب کو ایک ساتھ رکھتے ہوئے ، انہوں نے کہا کہ اسکیلنگ میں ہونے والی بہتری سے انٹیل کو ایسی چپ لگے گی جس میں 10nm پر 100 ملی میٹر ^{2 کی} ضرورت ہوگی اور صرف 7.6 ملی میٹر ² میں 10nm پر مساوی چپ بنائی جائے گی ، خصوصیت میں کوئی تبدیلی نہیں کی۔ (یقینا، ، حقیقی دنیا میں ، ہر آنے والی نسل چپ مزید خصوصیات میں اضافہ کرتا ہے۔)

اسٹیل اسمتھ ، انٹیل کے مینوفیکچرنگ ، آپریشنز اور فروخت کے لئے ایگزیکٹو نائب صدر ، نے کہا کہ اس کے نتیجے میں ، اگرچہ نوڈس کے مابین اس میں زیادہ وقت لگ رہا ہے ، اضافی اسکیلنگ کے نتیجے میں سال بہ سال اسی بہتری میں اضافہ ہوا ہے جو سابق دو سال وقت کے ساتھ ساتھ فراہم کی گئی

روتھ دماغ ، ایک انٹیل ساتھی اور انٹرکنیکٹ ٹیکنالوجی اور انضمام کے ڈائریکٹر نے ، کمپنی کی موجودہ 14nm ٹکنالوجی کے بارے میں بات کی ، جس نے 2014 میں مینوفیکچرنگ کا آغاز کیا ، اور کہا کہ اس طرح کی کثافت 10nm مصنوعات کی ہے جو دوسرے سال اس سال بھیجنا شروع کر رہے ہیں۔

انہوں نے بتایا کہ یہ عمل کس طرح متعارف ہوا " ہائپر اسکیلنگ ، "جزوی طور پر 80nm یا اس طرح کی لکیروں سے بہتر خصوصیات پیدا کرنے کے لئے زیادہ موثر ملٹی پیٹرننگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے جو موجودہ 193nm وسرجن اسکینرز ایک ہی پاس میں تشکیل دے سکتا ہے۔ انٹیل نے کہا کہ" خود ساختہ ڈبل پیٹرننگ نامی ایک ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے "(ایس اے ڈی پی) ، دوسرے مینوفیکچررز استعمال کرتے ہوئے لیتھو-ایتھ-لِتھو ایچ طریقہ کے بجائے ، اس سے زیادہ درست اور مستقل نتائج حاصل کرسکتے ہیں جس کی وجہ سے بہتر پیداوار اور کارکردگی کا سامنا ہوتا ہے۔

مجموعی طور پر ، دماغ نے اس کا استعمال کہا ہائپر اسکیلنگ روایتی اسکیلنگ کے مقابلے میں فی ڈالر میں 1.4 گنا زیادہ یونٹ میں نتائج کی اجازت ہوگی ، اور اس سے یہ نتیجہ نکالا جاسکتا ہے کہ انٹیل کے قریب برابر انڈسٹری 300 ملی میٹر سے 450 ملی میٹر سلیکن ویفرز تک چلی جاتی (ایک سوئچ جو وسیع پیمانے پر ہوا تھا) تبادلہ خیال ، لیکن ایسا لگتا ہے کہ ابھی کے لئے چھوڑ دیا گیا ہے)۔

ایک کارپوریٹ نائب صدر اور منطق ٹیکنالوجی کی ترقی کے شریک ڈائریکٹر ، کیزد مسٹری نے بتایا کہ کیسے ہائپر اسکیلنگ 10nm پر تکنیک استعمال کی جارہی ہے ، اور اس نے کمپنی کے 10nm عمل پر مزید تفصیلات بتائیں ، جسے انہوں نے دیگر 10nm ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں "ایک پوری نسل آگے" کے طور پر بیان کیا۔ مجموعی طور پر انہوں نے کہا کہ 10nm نوڈ ایک ہی طاقت سے کارکردگی میں 25 فیصد بہتری یا 14nm نوڈ کے مقابلے میں اسی کارکردگی پر بجلی میں تقریبا 50 50 فیصد کمی فراہم کرے گا۔

مسٹری نے انٹیل کے اس عمل کو بیان کیا کہ وہ 54nm کے گیٹ پچ اور سیل کی اونچائی 272nm کے ساتھ ساتھ 34nm کی فائن پچ اور 36nm کی کم سے کم دھاتی پچ کا استعمال کرتے ہیں۔ بنیادی طور پر ، انہوں نے کہا کہ اس کا مطلب ہے کہ آپ کی پنکھ لگتی ہے جو 14nm سے 25 فیصد لمبی اور 25 فیصد زیادہ قریب ہوتی ہے۔ ایک جز میں ، انہوں نے کہا ، یہ کام "خود سے منسلک کواڈ پیٹرننگ" کے ذریعے انجام پایا ہے ، جس میں انٹیل نے 14nm کثیر پیٹرننگ کے لئے تیار کردہ ایک عمل لیا اور اس میں اور بھی توسیع کی ، جس کے نتیجے میں چھوٹی خصوصیات کو بھی قابل بنایا جا.۔ (لیکن میں نوٹ کروں گا کہ ایسا لگتا ہے کہ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ پچھلی نسلوں کی طرح گیٹ پچ اتنا تیز نہیں ہے۔)

دو نئے ہائپر اسکیلنگ انہوں نے کہا کہ ترقیوں میں بھی مدد ملی ہے۔ ان میں سے سب سے پہلے "رابطہ ختم" ہے فعال گیٹ ، "جس کا مطلب ہے کہ وہ جگہ جہاں سے گیٹ پار ہوتا ہے a فن ٹرانجسٹر بنانے کے لئے اب اس کے نیچے کی بجائے براہ راست اوپر کی طرف ہے۔ انہوں نے کہا کہ اس نے پچ اسکیلنگ سے بھی زیادہ 10 فیصد رقبہ فراہم کیا ہے۔ دوسری تکنیک ، جسے مسistryری نے کہا ہے کہ اس سے پہلے استعمال کیا جاتا تھا لیکن FinFET ٹرانجسٹروں کے ساتھ نہیں ، اسے "سنگل ڈمی گیٹ" کہا جاتا ہے۔ 14nm نسل میں ، انہوں نے کہا ، انٹیل کے ٹرانجسٹروں نے ہر منطق سیل کے کنارے پر مکمل "ڈمی گیٹس" رکھے ہیں۔ تاہم ، 10nm پر ، مسٹری نے کہا کہ ہر ایک کنارے پر آدھا ڈمی گیٹ ہے۔ انہوں نے کہا ، اس سے 20 فیصد موثر ایریا اسکیلنگ فائدہ ہو گا۔

مسٹر نے کہا کہ ساتھ میں ، یہ تکنیک ٹرانجسٹر کثافت میں 2.7x بہتری کی اجازت دیتی ہیں ، اور اس کمپنی کو فی مربع ملی میٹر میں 100 ملین سے زیادہ ٹرانجسٹر تیار کرنے کے قابل بناتی ہیں۔

مسٹری نے یہ بھی واضح کیا کہ ، 14nm کی طرح ، عمل نوڈس کے درمیان وقت کی بڑھتی ہوئی لمبائی نے کمپنی کے لئے ہر سال ہر نوڈ کو تھوڑا سا بڑھانا ممکن بنایا ہے۔ عمومی شرائط میں بیان کی گئی مسٹری بہتر کارکردگی کے ساتھ 10nm مینوفیکچر کے دو اضافی نوڈس کے لئے منصوبہ رکھتی ہے۔ (مجھے یہ دلچسپ اور تھوڑا تشویشناک معلوم ہوا کہ ، اگرچہ ان چارٹس میں 10nm نوڈس کو واضح طور پر 14nm نوڈس سے کم بجلی کی ضرورت ہوتی ہے ، وہ تجویز کرتے ہیں کہ پہلے 10nm نوڈس اتنے پرفارمنس پیش نہیں کریں گے جیسے جدید ترین 14nm۔)

انہوں نے کہا کہ 10nm ++ عمل ایک ہی طاقت پر 15 فیصد بہتر کارکردگی پیش کرے گا یا اصل 10nm عمل کے مقابلے میں اسی کارکردگی پر 30 فیصد بجلی کی کمی ہوگی۔

بعد میں ، مؤکل اور آئی او ٹی کاروباروں اور سسٹم آرکیٹیکچر گروپ کے صدر مورتی رینڈوچنتالا زیادہ واضح تھے ، اور کہا کہ بنیادی مصنوعات "سالانہ پروڈکٹ کیڈینس" پر ہر سال 15 فیصد سے بہتر کارکردگی میں بہتری لانا چاہتی ہیں۔

بوہر 22 FFL نامی ایک نئے عمل کی وضاحت کرنے کے لئے لوٹ آیا ، جس کا مطلب ہے کہ کم رساو FinFETs کا استعمال کرتے ہوئے 22nm پروسیسنگ۔ انہوں نے کہا کہ یہ عمل روایتی پلانر کے مقابلے میں بجلی کے رساو میں 100 فیصد تک کمی کی اجازت دیتا ہے ٹیکنالوجی ، اور ہوتا زیادہ اعلی کارکردگی FinFETs کے امکان کے ساتھ ، کسی بھی دوسرے 22nm عمل کے مقابلے میں کثافت۔ یہاں دلچسپ بات یہ ہے کہ ایک چپ ڈیزائن ایک ہی چپ کے اندر دو مختلف قسم کے ٹرانجسٹر استعمال کرسکتا ہے۔ ایپلی کیشن پروسیسنگ جیسے کاموں کیلئے اعلی کارکردگی والے ٹرانجسٹر اور ہمیشہ سے منسلک سرکٹس کیلئے کم رساو ٹرانجسٹر۔

یہ دوسرے 22nm عملوں کے ساتھ مقابلہ کرنے کے لئے ڈیزائن کیا جاسکتا ہے ، جیسے گلوبل فاؤنڈری کے 22nm FDX (سلیکون آن انسولیٹر) عمل۔ خیال یہ معلوم ہوتا ہے کہ 22nm کے ساتھ جانے سے ، آپ ڈبل پیٹرننگ اور اضافی اخراجات سے بچ سکتے ہیں جس کے لئے سخت نوڈس کی ضرورت ہوتی ہے ، لیکن پھر بھی اچھی کارکردگی کو حاصل کرسکتے ہیں۔

رینڈوچنتالا نے اس بارے میں بات کی کہ ایک مربوط ڈیوائس کارخانہ دار (IDM) company ایک کمپنی کے طور پر جو پروسیسرز اور مینوفیکچررز ان دونوں کو ڈیزائن کرتا ہے - انٹیل کو "پروسیس ٹکنالوجی اور مصنوعات کی ترقی کے درمیان فیوژن" کا فائدہ ہے۔ انہوں نے کہا کہ کمپنی متعدد اقسام کے آئی پی اور عمل کی تکنیکوں میں سے کسی ایک کا انتخاب کرسکتی ہے ، جس میں چننے والے ٹرانجسٹر بھی شامل ہیں جو اپنے ڈیزائن کے ہر حصے کے مطابق ہوں گے۔

مجھے جو سب سے زیادہ دلچسپ لگا وہ اس کی گفتگو تھی کہ کس طرح پروسیسر کا ڈیزائن روایتی یک سنگی کور سے "مکس اینڈ میچ" ڈیزائن کی طرف جارہا ہے۔ متضاد کوروں کا خیال کوئی نئی بات نہیں ہے ، لیکن پروسیسر کے مختلف حصوں کو ایک دوسرے کے ساتھ جڑے ہوئے مختلف عملوں کا استعمال کرتے ہوئے مرنے پر بننے کے قابل ہونے کا خیال ایک بڑی تبدیلی ہوسکتی ہے۔

اس کو قابل بنانا ایمبیڈڈ ملٹی انٹرکنیکٹ برج (EMIB) ہے جس نے انٹیل نے اپنی حالیہ اسٹریٹیکس 10 FPGAs ٹکنالوجی کے ساتھ جہاز بھیجنا شروع کیا اور اس کے حالیہ سرمایہ کار کے دن آئندہ Xeon سرور مصنوعات میں استعمال کرنے پر تبادلہ خیال کیا۔

رینڈوچنتالا نے مستقبل کی دنیا کی وضاحت کی جہاں پروسیسر میں جدید ترین اور انتہائی گھنے عملوں پر سی پی یو اور جی پی یو کور تیار ہوسکتے ہیں ، جس میں IO اجزاء اور مواصلات جیسی چیزیں ہیں جو بڑھتی کثافت سے زیادہ فائدہ نہیں اٹھاتی ہیں۔ پر پہلے کا عمل ، اور اس سے بھی زیادہ نوڈس پر دوسری چیزیں۔ یہ تمام اموات اس EMIB برج کا استعمال کرتے ہوئے منسلک ہوں گے ، جو روایتی ملٹی چپ پیکجوں کے مقابلے میں تیز رفتار رابطوں کی سہولت دیتا ہے ، لیکن یہ سلیکن انٹرپوزر استعمال کرنے کے مقابلے میں کم لاگت ہے۔

اگر ان تمام چیزوں پر عمل درآمد ہوتا ہے تو ، نئے پروسیسرز کا پورا فریم ورک تبدیل ہوسکتا ہے۔ ہر دو سالوں میں مکمل طور پر کسی نئے پروسیسر کو نیا پروسیسر بنانے سے ، ہم شاید اس طرف جارہے ہوں ایک دنیا جس میں چپ کے صرف حص partsوں میں پروسیس ٹکنالوجی کی بہت زیادہ بتدریج تبدیلی شامل ہوتی ہے۔ اس سے چپ میں خود اور بہت سی چیزیں شامل ہونے کا امکان بھی کھل جاتا ہے ، مزید آئی او کو مربوط کرنے سے اجزاء ، میموری کی مختلف اقسام کے لئے. طویل عرصے میں ، اس میں بڑی تبدیلیوں کا اشارہ مل سکتا ہے کہ کس طرح کے چپس - اور ان کے نظام کے ذریعہ جو کام کرتے ہیں۔

مائیکل جے ملر نجی انویسٹمنٹ فرم زیف برادرس انویسٹمنٹ میں چیف انفارمیشن آفیسر ہیں۔ ملر ، جو 1991 سے 2005 تک پی سی میگزین کے چیف ایڈیٹر تھے ، پی سی سے وابستہ مصنوعات پر اپنے خیالات شیئر کرنے کے لئے اس بلاگ کو پی سی میگ ڈاٹ کام کے لئے لکھتے ہیں ۔ اس بلاگ میں سرمایہ کاری کے بارے میں کوئی مشورہ نہیں دیا گیا ہے۔ تمام فرائض کی تردید کردی گئی ہے۔ ملر ایک نجی انویسٹمنٹ فرم کے لئے الگ سے کام کرتا ہے جو کسی بھی وقت ایسی کمپنیوں میں سرمایہ کاری کر سکتی ہے جن کی مصنوعات پر اس بلاگ میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے ، اور سیکیورٹیز کے لین دین کا کوئی انکشاف نہیں کیا جائے گا۔