मूर के कानून को तोड़ना: कैसे चिप निर्माता नए स्तरों को फिसलने के लिए पीसी को दबा रहे हैं

इसके चारों ओर कोई दो तरीके नहीं हैं: पीसी उम्र के साथ धीमा हो रहा है।

यह थोड़ा कठोर हो सकता है -कंप्यूटर पहले से कहीं अधिक तेज़ और छोटे हैं-लेकिन प्रोसेसर प्रदर्शन बस अपनी पिछली ब्रेकनेक गति पर आगे बढ़ नहीं रहा है। एक समय में, वर्ष-दर-साल प्रदर्शन में 50 से 60 प्रतिशत की छलांग आम थी। अब, 10 से 15 प्रतिशत सुधार मानक हैं।

सौभाग्य से, पांच-प्लस-वर्षीय कंप्यूटर अभी भी रोज़गार के कार्यों से निपट सकते हैं, इसलिए प्रदर्शन मंदी एक बड़ी समस्या नहीं है। इसके अलावा, डाउन इकोनॉमी के दौरान हर दूसरे वर्ष अपने पीसी को प्रतिस्थापित करना अच्छा नहीं है। लेकिन स्थिति स्थिति में चिपके हुए प्रौद्योगिकी से आगे नहीं बढ़ती है। भविष्य में गति की आवश्यकता है!

"मुझे नहीं लगता कि इसके बारे में कोई ifs या buts है। विषम आर्किटेक्चर भविष्य के रास्ते हैं।"

सौभाग्य से, पीसी प्रोसेसर में सबसे बड़े नाम स्थिति से संतुष्ट नहीं हैं। चिप निर्माता धातु को प्रदर्शन पेडल रखने के लिए धीमी गति से मूर के कानून और बिजली की दीवार के उदय से उत्पन्न समस्याओं को हल करने के लिए उग्र रूप से काम कर रहे हैं।

तो वे किस तरह की कट्टरपंथी चालें अपनी आस्तीन लेते हैं ? कई अलग-अलग प्रकार, वास्तव में-और प्रत्येक के लिए भविष्य के लिए बड़ी क्षमता होती है। आइए पर्दे के पीछे एक नज़र डालें।

इंटेल: दिग्गजों के कंधों पर निर्माण

विकिपीडिया / विकिमीडिया कॉमन्सशिप ट्रांजिस्टर पूरे वर्षों में गिना जाता है। (विस्तार करने के लिए क्लिक करें।)

क्या हम मूर के कानून में टूटने के लिए आज के कमजोर प्रदर्शन लाभ को बढ़ा सकते हैं? काफी नहीं। मूर की पौराणिक रेखा को अक्सर सीपीयू प्रदर्शन के बारे में बात करने के लिए गलत तरीके से गलत किया जा सकता है, लेकिन कानून का पत्र प्रत्येक दो वर्षों में सर्किट पर ट्रांजिस्टर की संख्या के आसपास घूमता है।

जबकि अन्य चिप निर्माता ट्रांजिस्टर को कम करने और उनमें से अधिक निचोड़ने के लिए संघर्ष कर रहे हैं एक चिप पर, इंटेल-कंपनी मूर ने खुद को cofounded- मूर के कानून के साथ गति के साथ रखा है, एक उपलब्धि जो इंटेल की इंजीनियरों की छोटी सेना के चरणों में रखी जा सकती है। हालांकि, किसी भी इंजीनियर नहीं, हालांकि। चालाक इंजीनियरों।

जैसे ट्रांजिस्टर अधिक कसकर पैक हो जाते हैं, गर्मी और बिजली दक्षता चिंताएं बड़ी समस्या बन जाती हैं। अब ट्रांजिस्टर लगभग infinitesimally छोटे आकार तक पहुंच रहे हैं- इंटेल के आइवी ब्रिज चिप्स में अरब-प्लस ट्रांजिस्टर में से प्रत्येक 22 नैनोमीटर (एनएम) मापता है, या लगभग 0.000000866 इंच-जीतने वाले उन परेशानियों को रचनात्मक सोच लेता है।

"इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह हो रहा है मुश्किल, "इंटेल तकनीकी विनिर्माण प्रबंधक चक मुल्लो ने एक फोन साक्षात्कार में कहा। "वास्तव में, वास्तव में कड़ी मेहनत। मेरा मतलब है, हम परमाणु स्तर पर हैं।"

प्रगति को एक रोलिन रखने के लिए, इंटेल ने अतीत में ट्रांजिस्टर के आधार डिजाइन में कुछ महत्वपूर्ण बदलाव किए हैं दशक। 2002 में, कंपनी ने घोषणा की कि वह तथाकथित "तनावग्रस्त सिलिकॉन" पर स्विच कर रहा है, जिसने सिलिकॉन क्रिस्टल की संरचना को कम करके 10 से 20 प्रतिशत तक चिप प्रदर्शन में वृद्धि की है।

मो 'पावर का मतलब मो' समस्या है। विशेष रूप से, जैसे ट्रांजिस्टर कम हो जाते हैं, वे इलेक्ट्रॉन "रिसाव" से ग्रस्त हैं, जो उन्हें बहुत कम कुशल बनाता है। दो हालिया बदलावों ने उपन्यासों में रिसाव का मुकाबला किया।

बहुत geeky बिना, कंपनी ने ट्रांजिस्टर के मानक सिलिकॉन डाइऑक्साइड इंसुललेटर को और अधिक कुशल "उच्च-धातु धातु-गेट" इंसुललेटर के पक्ष में बदलने के दौरान शुरू किया 45 एनएम विनिर्माण प्रक्रिया। यह आसान लगता है, लेकिन यह वास्तव में एक बड़ा सौदा था। इसके बाद इंटेल के वर्तमान आइवी ब्रिज चिप्स में "त्रि-गेट" या "3 डी" ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी की शुरूआत के साथ एक और अधिक विशाल परिवर्तन हुआ।

इंटेलएन छवि प्लानर (बाएं) और त्रि- गेट (दाएं) ट्रांजिस्टर। पारंपरिक प्लानर ट्रांजिस्टर के फ्लैट प्रवाह की तुलना में त्रिकोणीय गेट ट्रांजिस्टर में इलेक्ट्रॉन लंबवत विमान पर बहते हैं।

पारंपरिक "प्लानर" ट्रांजिस्टर में इलेक्ट्रॉनों को ले जाने वाले चैनलों के दोनों तरफ "द्वार" की एक जोड़ी होती है। त्रि-द्वार ट्रांजिस्टर ने दो तरफ द्वार को जोड़ने वाले चैनल को एक तीसरे द्वार के अलावा ओवर चैनल के साथ दो-आयामी सोच बिखर दी। डिजाइन की जरूरतों को कम करते हुए डिजाइन रिसाव को कम करके दक्षता में सुधार करता है। फिर, यह आसान लगता है, लेकिन विनिर्माण त्रि-आयामी ट्रांजिस्टर के लिए विशाल तकनीकी परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। फिलहाल, इंटेल 3 डी ट्रांजिस्टर के साथ एकमात्र चिप निर्माता शिपिंग प्रोसेसर है।

तो इंटेल के लिए अगला क्या है? कंपनी नहीं बता रही है। वास्तव में, मुल्लो का कहना है कि किसी भी तकनीक में कंपनी हो सकता है उपयोग की तरह, कहें, अगली-जेन चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी फैब्रिकेशन प्रक्रिया - इंटेल को अपने चिप्स में पेश करने से पहले पीआर "ब्लैक होल" साल में जाती है। लेकिन, उन्होंने जोर देकर कहा कि उपरोक्त चर्चा किए गए पिछले सुधारों को न केवल जनता के साथ पेश किए जाने पर रोक दिया जाता है।

"लोग सोचते हैं कि इंटेल ने इसका इस्तेमाल किया था, अब वे अगली चीज़ पर हैं," मुल्लो कहा हुआ। "जब हमने हाई-के मेटल गेट की क्षमताओं को जोड़ा तो तनावग्रस्त सिलिकॉन दूर नहीं गया। जब हम त्रि-गेट ट्रांजिस्टर में गए तो हाई-के मेटल गेट दूर नहीं गया- हम अभी भी उस पर निर्माण और सुधार कर रहे हैं। हम ' चौथी पीढ़ी के तनावग्रस्त सिलिकॉन, तीसरी पीढ़ी के उच्च-धातु धातु द्वार पर, और हमारे आगामी 14 एनएम चिप्स त्रिकोणीय द्वार की दूसरी पीढ़ी होगी। "

वहां की सबसे अच्छी चिप तकनीक बस बेहतर हो रही है दूसरे शब्दों।

ओह, और इसके लायक होने के लिए, इंटेल सोचता है कि मूर का कानून कम से कम कम से कम दो और ट्रांजिस्टर-सिकुड़ पीढ़ियों के लिए unabated जारी रहेगा।

एएमडी: समांतर कंप्यूटिंग सभी तरह से

हालांकि, इंटेल शहर में एकमात्र चिप निर्माता नहीं है। ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी में सुधार पर पूरी तरह से सट्टेबाजी करने के बजाय, प्रतिद्वंद्वी एएमडी सोचता है कि सीपीयू को कुछ प्रोसेसर में कुछ वर्कलोड को स्थानांतरित करके कुछ ढेर को काटने पर प्रदर्शन का भविष्य कुछ विशेष कार्यों के लिए उपयुक्त हो सकता है। ग्राफिक्स प्रोसेसर, उदाहरण के लिए, धुएं उन कार्यों के माध्यम से जिन्हें एक साथ कई गणना की आवश्यकता होती है, जैसे कि पासवर्ड क्रैकिंग, बिटकोइन खनन, और कई वैज्ञानिक उपयोग।

कभी समांतर कंप्यूटिंग के बारे में सुना है? यही वह बात है जिसके बारे में हम बात कर रहे हैं।

AMD एचएसए मानकों के लिए निर्मित एएमडी एपीयू का डिज़ाइन।

"ट्रांजिस्टर पक्ष पर छोटे नोड्स में जाकर [सीपीयू] का प्रदर्शन 6 से 8 तक हो सकता है 10 प्रतिशत, साल-दर-साल, "एएमडी में एक वरिष्ठ प्रौद्योगिकी विपणन निर्माता सासा मरिंकोविक कहते हैं। "लेकिन जीपीयू गणना क्षमताओं के साथ एक जीपीयू जोड़ना बहुत बड़ा लाभ देता है। उदाहरण के लिए, आईई 9 के लिए इंटरनेट एक्सप्लोरर 8 के लिए प्रदर्शन वृद्धि 400 प्रतिशत थी- चार बार पिछली पीढ़ी के प्रदर्शन, और यह सब धन्यवाद है [आईई 9 का] जीपीयू त्वरण। "

" हम देखते हैं कि आज के पावर लिफाफे के भीतर उस प्रकार का प्रदर्शन छलांग खेल रहा है, या आप पावर लिफाफा को बहुत कम कर सकते हैं और उसी प्रदर्शन को देख सकते हैं [आपके पास आज], "मारिंकोविक कहते हैं।

एएमडी एक विषम प्रणाली आर्किटेक्चर की तरफ बढ़ रहा है-क्योंकि एक चिप पर कई प्रोसेसर के बीच वर्कलोड को वितरित करने की विधि को इसकी लोकप्रिय त्वरित प्रोसेसिंग इकाइयों या एपीयू में शामिल किया जाता है, जिसमें आगामी प्लेस्टेशन 4 गेमिंग कंसोल को सशक्त करने वाला एक भी शामिल है। एपीयू में पारंपरिक सीपीयू कोर और एक ही रेडॉन ग्राफिक्स कोर एक ही मर पर होता है, जैसा कि उपरोक्त ब्लॉक आरेख में दिखाया गया है। एएमडी के अगली-जेन कावेरी एपीयू में सीपीयू और जीपीयू मेमोरी का एक ही पूल साझा करेगा, लाइनों को और भी धुंधला कर देगा और तेज प्रदर्शन भी करेगा।

एएमडी समानांतर कंप्यूटिंग के विचार का समर्थन करने वाला एकमात्र चिप निर्माता नहीं है। कंपनी एचएसए फाउंडेशन का एक संस्थापक सदस्य था, जो शीर्ष चिप निर्माताओं का एक संघ था - यद्यपि संस इंटेल और एनवीडिया- जो मानकों को बनाने के लिए मिलकर काम कर रहे हैं, जो आशा करते हैं कि भविष्य में समांतर कंप्यूटिंग के लिए प्रोग्रामिंग को आसान बनाना चाहिए।

यह एक अच्छी बात है कि उद्योग-अग्रणी कंपनियां एचएसए फाउंडेशन की दृष्टि की रीढ़ की हड्डी प्रदान करती हैं, क्योंकि समांतर कंप्यूटिंग के भव्य विषम भविष्य के लिए फलस्वरूप आने के लिए कार्यक्रमों और अनुप्रयोगों को विशेष रूप से लाभ उठाने के लिए लिखा जाना चाहिए हार्डवेयर डिजाइन।

एचएसए फाउंडेशन

"सॉफ्टवेयर कुंजी है," Marinkovic मानते हैं। "जब आप [पूर्ण एचएसए संगतता] के साथ एपीयू देखते हैं और पूर्ण एचएसए के बिना, सॉफ्टवेयर को बदलना होगा। लेकिन यह बेहतर के लिए एक बदलाव होगा … जहां हम एक बार कोड प्राप्त करना चाहते हैं, और हर जगह उपयोग करें। आपके पास इन सभी अलग-अलग एचएसए फाउंडेशन कंपनियों में एचएसए आर्किटेक्चर है, उम्मीद है कि आप एक पीसी के लिए एक प्रोग्राम लिखने में सक्षम होंगे और इसे अपने स्मार्टफोन या टैबलेट पर कुछ छोटे बदलाव या संकलन के साथ चला सकते हैं। "

आप पहले से ही एप्लिकेशन पा सकते हैं प्रोसेसिंग इंटरफेस (एपीआई) जो समानांतर जीपीयू कंप्यूटिंग को सक्षम करते हैं, जैसे कि एनवीडिया के जीईफ़ोर्स-केंद्रित सीयूडीए मंच, डायरेक्ट कॉम्प्यूट एपीआई विंडोज सिस्टम पर डायरेक्टएक्स 11 में बेक किया गया है, और ओपनसीएल, ख्रोनोस समूह द्वारा प्रबंधित ओपन-सोर्स समाधान।

के लिए समर्थन सॉफ़्टवेयर डेवलपर्स के बीच हार्डवेयर त्वरण बढ़ रहा है, हालांकि अधिकांश कार्यक्रम गहन ग्राफिक्स को किसी भी तरह से संभालते हैं। उदाहरण के लिए, इंटरनेट एक्सप्लोरर और फ्लैश बैंडवैगन पर हैं। पिछले हफ्ते, एडोब ने घोषणा की कि यह प्रीमियर प्रो के विंडोज संस्करण के लिए ओपनसीएल समर्थन जोड़ रहा था। प्रतिनिधियों के मुताबिक, एएमडी असतत ग्राफिक्स कार्ड या एपीयू वाले उपयोगकर्ता वास्तविक समय में एचडी और 4 के वीडियो संपादित करने के लिए उस जीपीयू त्वरण में टैप करने में सक्षम होंगे, या बेस गैर-बेस्ड सॉफ़्टवेयर की तुलना में 4.3 गुना तेज वीडियो निर्यात करेंगे।

"I ऐसा नहीं लगता कि इसके बारे में कोई ifs या buts है, "Marinkovic कहते हैं। "विषम आर्किटेक्चर भविष्य के रास्ते हैं।"

ओपेल: इतने लंबे, सिलिकॉन, हैलो, गैलियम आर्सेनाइड!

लेकिन क्या यह भविष्य सिलिकॉन प्रौद्योगिकी पर आधारित है, जैसा आज की कंप्यूटिंग है?

निश्चित रूप से, अल्प अवधि के लिए। निश्चित रूप से, लंबी अवधि में नहीं। भविष्य में कभी-कभी विशेषज्ञों को यह नहीं पता कि सिलिकॉन इसकी सीमा तक पहुंच जाएगा और बस आगे नहीं धकेलने में सक्षम नहीं होगा। चिप निर्माताओं को किसी अन्य सामग्री पर स्विच करना होगा।

एमआईटी एमआईटी शोधकर्ताओं द्वारा निर्मित इंडियम गैलियम आर्सेनाइड ट्रांजिस्टर का दृश्य।

वह दिन एक लंबा सफर तय है, लेकिन शोधकर्ता पहले से ही विकल्पों की खोज कर रहे हैं। ग्रैफेन प्रोसेसर को संभावित सिलिकॉन उत्तराधिकारी के रूप में बहुत प्रचार मिलता है, लेकिन ओपेल टेक्नोलॉजीज का मानना ​​है कि भविष्य गैलियम आर्सेनाइड में स्थित है।

ओपेल अपने पीओईटी (प्लानर ओप्टो इलेक्ट्रॉनिक टेक्नोलॉजी) प्लेटफार्म के दिल में गैलियम आर्सेनाइड प्रौद्योगिकी को अच्छी तरह से ट्यून कर रहा है। 20 से अधिक वर्षों के लिए, और कंपनी ने बीएई और अमेरिकी रक्षा विभाग (दूसरों के बीच) के साथ काम करने के लिए काम किया है। गैलियम आर्सेनाइड में पिछले प्रोसेसर के प्रयासों में हल्की निराशा हुई है, ओपेल के प्रतिनिधियों का कहना है कि उनकी मालिकाना तकनीक बड़े समय के लिए तैयार है।

ओपेल ने हाल ही में आर एंड डी चरण से बाहर निकला है और आईवी ब्रिज के इटटी-बिटी ट्रांजिस्टर बनाने की कोशिश नहीं की है। 20 एनएम आकार, लेकिन कंपनी का दावा है कि 800 एनएम पर, गैलियम आर्सेनाइड प्रोसेसर आज के सिलिकॉन और लगभग आधा वोल्टेज का उपयोग करते हैं।

"यदि आप आज के सिलिकॉन प्रोसेसर की गति से मेल खाना चाहते हैं, तो ओपेल के मुख्य वैज्ञानिक डॉ। जेफ्री टेलर कहते हैं, "लगभग 3GHz घड़ी की दर, आपको 20 या 30 नैनोमीटर तक नीचे जाने की ज़रूरत नहीं है।" "बिल्ली, आप शायद 200 एनएम पर मारा सकता है।" और यह प्लानर टेक्नोलॉजी का उपयोग कर रहा है, नहीं 3 डी ट्रांजिस्टर।

किसी भी सिलिकॉन वैकल्पिक चेहरों की सबसे बड़ी समस्याओं में से एक यह है कि सिलिकॉन दुनिया में सबसे अत्याधुनिक तकनीक है, अरबों ने सिलिकॉन प्रोसेसर के निर्माण में निवेश किया है अधिकतम दक्षता इंटेल, एएमडी, एआरएम, और एचएसए फाउंडेशन को एक नई सामग्री के लिए छोड़ने के लिए इसे कड़ी मेहनत करना मुश्किल होगा। ओपेल का कहना है कि इसकी तकनीक में मौजूदा सिलिकॉन फैब्रिकेशन विधियों के साथ एक बड़ा ओवरलैप है।

"यह स्केलेबल है, और यह सीएमओएस पर बोल्ट-ऑन है," कार्यकारी निदेशक पीटर कोपेटी कहते हैं। "यह बहुत महत्वपूर्ण है। विभिन्न फाउंड्री और अर्धचालक कंपनियों के साथ हमारी चर्चाओं में, पहली बात यह है कि 'क्या मुझे अपनी सुविधाओं को फिर से करना है?' यहां निवेश कम से कम है क्योंकि हमारी प्रणाली अभी वहां क्या है इसके पूरक है। " ओपेल का कहना है कि इसके वेफर पुन: प्रयोज्य हैं।

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी ए यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी चिप निर्माण के लिए साफ कमरा।

अर्धचालक के लिए अंतर्राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी रोडमैप ने 2018 और 2026 के बीच कभी-कभी संभावित सिलिकॉन प्रतिस्थापन के रूप में गैलियम आर्सेनाइड की पहचान की है। गैलियम आर्सेनाइड कैप्चर मुख्यधारा के पीसी प्रोसेसर बाजार के किसी भी कैप्चर करने से पहले परीक्षण और संक्रमण का एक टन अभी भी किया गया है, लेकिन यदि ओपेल के दावों का एक अंश भी सच है, तो इसकी तकनीक भविष्य के प्रोसेसर को बहुत अच्छी तरह से पावर कर सकती है।

ठीक है, कम से कम जब तक हम आणविक ट्रांजिस्टर या क्वांटम कंप्यूटिंग को क्रैक नहीं करते। लेकिन यह एक संपूर्ण 'नोटर आलेख है …

कल एक चेहरे की पिघलने की ओर अग्रसर

तो, उस सब के बाद! -आपके पास बेहतर प्रदर्शन है कि पीसी प्रदर्शन का भविष्य कहां है। इंटेल, एएमडी और ओपेल की पहल प्रत्येक बड़ी समस्याओं को निश्चित रूप से अलग-अलग तरीकों से निपटती है, लेकिन यह एक अच्छी बात है। आप अपने सभी संभावित अंडों को एक ही टोकरी में नहीं चाहते हैं।

और सबसे अच्छा, यदि पीसी प्रदर्शन पहेली के उन सभी अलग-अलग टुकड़े सफल साबित होते हैं, तो वे सैद्धांतिक रूप से विलय कर सकते हैं वोल्टरॉन-जैसी फैशन एक उबेर-शक्तिशाली, जीपीयू-सहायता, त्रि-गेट गैलियम आर्सेनाइड प्रोसेसर बनाने के लिए जो पैंट को आज के कोर i7 प्रोसेसर के सबसे मज़ेदार से भी उड़ा सकती है। आज का प्रदर्शन वक्र फ़्लैटिंग हो सकता है, लेकिन भविष्य कभी ऐसा नहीं देखा है

जानवरों ।