تکنولوژی هیبریدی اینتل

تکنولوژی هیبریدی

پردازنده‌های Lakefield کمپانی Intel در Galaxy Book S و Lenovo ThinkPad X1 Fold، اولین پردازنده ای هستند که از تکنولوژی هیبریدی بهره می‌برند.اینتل با پردازنده‌های Alder Lake-S تکنولوژی هیبریدی را به دسکتاپ‌ها خواهد آورد.

تاریخچه

سه سال قبل، ویلفرد گومز، مهندس جوان اینتل و همکارانش تصمیم به بازنگری اساسی در آینده‌ی پردازنده‌های اینتل گرفتند. این تیم که به‌تازگی کار تحقیقی خود را روی ساخت پردازنده‌هایی با کارایی بالا و توان مصرفی کم به اتمام رسانده بود، می‌دانست که نیل به هر دو هدف مستلزم یک طراحی فشرده‌تر و تغییر مرزهای ابعادی تراشه‌های اینتل است. اما مسیر همیشگی برای ساخت تراشه‌های فشرده‌تر رفته‌رفته از نتایج دلخواه و مورد انتظار خود دور می‌شد. تبعیت از قانون مور نیازمند سنجش‌ها و هزینه‌کردهای چشمگیر بود.

این شد که تیم مهندسان اینتل تصمیم گرفت، روش ساخت متفاوتی را در پیش گیرد. این روش ساخت متفاوت که فناوری تجمیع سه‌بعدی Foveros نام‌گذاری شد، دربرگیرنده‌ی چیدمان و انباشت چندین تراشه‌ی منطقی شامل تراشه‌‌های حافظه‌ی DRAM روی یکدیگر بود.

تا پیش از این، اجزای مختلف تراشه‌های SoC اینتل نظیر هسته‌های پردازنده، تراشه‌ی گرافیکی، منابع I/O و حافظه‌ی یکپارچه در یک چینش دوبعدی و روی یک Die واحد مستقر می‌شد. حتی اینتل پیش‌تر در ساخت پردازنده‌های Kaby Lake G در یک چیدمان دو بعدی روی یک زیرلایه‌ی اینترپوزر، هسته‌های محاسباتی خود را همراه‌با تراشه‌ی گرافیکی AMD مستقر کرده بود.

اما اینک قرار است اجزای مختلف SoC بر لایه‌های مختلفی سوار شوند و با اشغال کمترین فضای ممکن، بیشترین منابع ممکن در قالب یک تراشه پدیدار شود. ماحصل چنین چیدمانی، پردازنده‌های تحول‌آفرین لیک فیلد بود که در رویداد CES معرفی شد؛ پردازنده‌هایی که متناسب و درخور دستگاه‌هایی است که تا پیش از آن هرگز وجود نداشته است.

البته ایده‌ی Foveros یک شبه تبدیل به محصول نهایی نشد. یک سال بعد، گومز به همراه راجیش کومار و مارک بور، دو همکار دیگر وی، ایده‌ی تجمیع سه‌بعدی اجزای پردازنده را روی میز کار مدیرعامل به‌تازگی استخدام‌شده‌ی اینتل، مورثی رنداچینتالا گذاشتند.

رنداچینتالا به آن‌ها گفت اگر چنین کاری عملی شود،‌ مسیر آینده پیشروی شرکت دگرگون خواهد شد. در شرایطی که عرضه‌ی پردازنده‌های ۱۰ نانومتری اینتل برای چندین بار به تأخیر افتاده بود و برنامه‌های این شرکت طبق انتظار پیش نمی‌رفت، فضایی برای AMD، رقیب دیرینه پیدا شد که با ارائه‌ی تراشه‌های نسل سوم رایزن با معماری مدرن Zen 2، سطح عملکرد فوق‌العاده و برچسب‌های قیمتی جذاب بتواند در بازار پردازنده‌های دسکتاپ عرض اندامی بکند.

 به نقل از Notebook Check،در این پردازنده‌ها، یک هسته‌ی Sunny Cove می‌تواند وظیفه‌‌ی پردازش در پس زمینه و مدیریت انرژی را به هسته‌های Trement واگذار کند.

این ویژگی شباهت زیادی به تکنولوژی big.LITTLE پردازنده‌های ARM دارد. پردازنده‌ها امکان اجرای سیستم عامل‌هایی نظیر Windows را در یک بدنه‌‌ی فوق باریک، فراهم می‌کنند.

مشخص است که Intel قصد استفاده از این پردازنده‌ها در دستگاه‌های پرتابل و موبایلی دارد. با این حال شایعات جدید نشان می‌دهند که Intel قصد دارد از این پردازنده‌ها در کامپیوتر‌های دسکتاپ نیز استفاده کند.

ایده‌ی ساخت پردازنده با تراشه‌های انباشته روی یکدیگر مزایای متعددی در بر دارد. یکی از این مزایا قابلیت ترکیب و تطبیق ترانزیستورها در لایه‌های متفاوت و در اجزای گوناگون SoC برای اجرای وظایف خاص است. پردازنده‌هایی که مقصد آن‌ها، محیط فشرده‌ی یک لپ‌تاپ است، نیازها و انتظارات متفاوتی در مقایسه با یک پردازنده دسکتاپ دارد. ایده‌ی تجمیع سه‌بعدی Foveros امکان سفارشی‌سازی تراشه‌ها را منطبق با نیازها و بدون قربانی کردن عملکرد یا صرف‌نظر کردن از یک جزء به‌خاطر نبود فضا میسر می‌سازد. البته در این راه، چالش‌های بزرگی نیز وجود دارد.

معماری، جانمایی اجزا و نحوه‌ی کار و تعامل اجزا با یکدیگر، بهره‌گیری از ویژگی‌های تمامی لایه‌ها و ممانعت از ناکارآمد ماندن یک لایه و افزایش فشار بر لایه‌های دیگر و در آخر، کنترل انتقال حرارت میان لایه‌ها، از جمله چالش‌هایی بود که مهندسان اینتل باید بر آن فائق می‌آمدند. مهندسان اینتل می‌گویند برای غلبه بر بخشی از این چالش‌ها، هر لایه از یک توده‌ی پردازنده پیش از اسمبل به‌طور کامل مورد آزمایش و سنجش قرار می‌‌گیرد تا بخش‌های معیوب و ناکارآمد از سیلیکون‌ که امکان ایجاد اختلال در عملکرد یکپارچه‌ی پردازنده را ایجاد می‌کند، حذف شود.

در گام دیگر، اینتل ماده‌ی عایق کاملاً جدیدی اختراع کرد که به دفع گرمای بین لایه‌ها و عدم نفوذ گرما از لایه‌ای به لایه‌ی دیگر کمک کند. سرانجام اجزای لایه‌ی محاسباتی، شامل هسته‌های پردازنده و تراشه‌ی گرافیکی که با فناوری ساخت ۱۰ نانومتری اینتل تولید می‌شود، همراه‌با دیگر لایه‌ها روی زیرلایه‌‌ی اینترپوزر با فناوری ساخت ۲۲ نانومتری تعبیه می‌شود. ابعاد این پکیج ۱۲ در ۱۲ در ۱ میلی‌متر و کوچک‌تر از یک سکه ۱۰ سنتی است. بنابراین تراشه‌ی نهایی تراشه‌ای بسیار کوچک و البته بسیار کارآمد است.

این ویژگی با پردازنده‌های نسل 12 یا Alder Lake-S معرفی خواهند شد.

در این پردازنده‌ها، هسته‌های اصلی از نوع Gracemont و هسته‌های زیر شاخه از نوع Golden Cove خواهند بود.

با این حساب، Intel قصد دارد تکنولوژی هیبریدی را در دستگاه‌های غیر قابل حمل نیز معرفی کند.

هنوز مشخص نیست چرا Intel قصد دارد این تکنولوژی را روی پردازنده‌های 10 نانومتری خود معرفی کند.

مخصوصا از آنجا که معماری 10 نانومتری به خودی خود نسبت به نسل‌های قبلی سریع تر بوده و مصرف انرژی کمتری هم دارد.