سامسونگ یک فناوری پیشرفته پردازنده ای را برای بازار در سال 2021 به ارمغان خواهد آورد.
این یک بازسازی اساسی از پایه ترین عناصر الکترونیکی است که عملکرد پردازنده ها و چیپست ها را تا 35٪ سریعتر می کند در حالیکه مصرف برق آن ها را نیز تا 50٪ کاهش می دهد.
سامسونگ در روز سه شنبه در رویداد Samsung Foundry Forum خود گفت که این فناوری، به نام گیت در همه جا یا به مخفف GAA شناخته می شود، که ترانزیستورها را به صورت خاص در قلب تراشه ها قرار می دهد تا آنها را کوچکتر و حتی سریعتر نیز بکند.
هنگامی که تراشه ها در سال 2021 وارد بازار می شوند، آنها قدمی مهمی در رقابت با دیگر رقبا سامسونگ مانند اینتل و Semiconductor Manufacturing Corp (TSMC) بر خواهند داشت.
این شرکت ها مدت هاست که در صنعت تراشه ای که در سال های اخیر برای غلبه بر چالش های مهندسی مینیاتوری شدید صورت گرفته است، مبارزه کرده اند.
هندل جونز (Handel Jones)، مدیر اجرایی شرکت مشاوره بین المللی استراتژی های تجارت بین الملل، گفت: برنامه تحقیقاتی مواد سامسونگ، مطمئنن به نتیجه ای عالی خواهد رسید.
او گفت: “سامسونگ احتمالا 12 ماه پیش از شرکت هایی مانند TSMC در رقابت های GAA پیشی گرفته است. اینتل احتمالا دو تا سه سال از سامسونگ عقب تر است.”
پیشرفت سامسونگ پیشرفت هایی را که توسط قانون مور (Moore’s Law) تصویب شده است، را گسترش می دهد و اطمینان حاصل می کند که گوشی های ما، ساعت های هوشمند، اتومبیل ها و خانه های ما می توانند کمی هوشمندانه تر شوند.
بهبود مداوم به همان گونه ای که توسط قانون مور پیش بینی شده بود، کاهش یافته است و پیشرفت، با قیمت های بالا برای سریع ترین چیپ ها، خراب شده است، اما حداقل برای چند سال آینده می توانید گرافیک بهتر، هوش مصنوعی هوشمندتر و پیشرفت های دیگر محاسبات را انتظار داشته باشید.
رایان لی (Ryan Lee)، معاون بازاریابی در این رویداد سامسونگ در شهر سانتا کلارا، کالیفرنیا، قلب دره سیلیکون، که همچنین به خانه اینتل نیز معروف است، گفت: “دروازه ها در همه اطراف (Gate all around)، عصر جدیدی از کارخانه سازندگی قطعات ما را نشان خواهند داد.”
اما یک ترانزیستور با تکنولوژی gate-all-around چیست؟
برای چندین دهه، بلوک ساختار اصلی پردازنده ها، ترانزیستور بوده است، و کاهش آن به سبکی خاص برای بهبود عملکرد، کلید اصلی پیشرفت تراشه ها بوده است.
ترانزیستورها می توانند روشن و خاموش شوند، به طوری که جریان الکتریکی می تواند جریان بیابد یا نه، یک سری از تغییرات برنامه ریزی شده که که کنترل چیپ و پردازش داده ها را در اختیار دارد و برای عملکرد تصمیم گیری می کند.
در ترانزیستور، یک ساختار به نام یک دروازه یا gate کنترل می کند که آیا جریان در یک کانال جریان دارد یا خیر.
در طرح های اولیه، دروازه در بالای کانال قرار گرفته بود، اما طرح های جدیدتر کانال را تا قسمت خروجی بالا می برند و دروازه در آن جا قرار دارد.
دروازه در همه اطراف یا همان Gate all around یک گام رو به جلو می باشد، به طوری که کانال به طور کامل با مواد دروازه بسته بندی می شود، که ساختار 3D است که ساخت آن بیشتر پیچیده تر از طرح های مسطح سال های گذشته است.
برخی از افراد کانال های ترانزیستور GAA را به عنوان سیلندر کوچک به نام نانوسیم ها معرفی می کنند، اما طراحی سامسونگ از کانال های flatter استفاد می کند که به نام nanosheets شناخته می شود.
لی گفت: اولین تراشه های 3 نانومتری که برای گوشی های هوشمند و سایر دستگاه های تلفن همراه طراحی شده است، در سال 2020، با تولید انبوه تر در سال 2021، مورد آزمایش قرار می گیرند. آن ها برای پردازش های با کارایی بالا مانند پردازنده های گرافیکی و تراشه های AI که در مراکز داده طراحی شده اند.
اینتل و TSMC بلافاصله در این باره اظهار نظری نکرده اند.
تراشه های 3 نانومتری و فراتر از آن
ابعاد بسیاری از پیشرفت پردازنده ها وجود دارد، اما کاهش اندازه عناصر مدار الکترونیکی یکی از مهمترین آنهاست.
امروزه تراشه های ساخته شده از سامسونگ از ویژگی های 7 نانومتر، 7 میلیارد متر مکعب استفاده می کنند.
برای مقایسه، بهتر است بدانید که رشته DNA فقط حدود 2 نانومتر است.
سامسونگ پردازنده های 7 نانومتری خود را با انواع ویژگی های 6 نانومتر، 5 نانومتر و 4 نانومتری نیز پردازش می کند، اما GAA به سامسونگ اجازه می دهد مدارهای کوچک را به 3 نانومتر نیز برساند.
اما این همه چیز نیست
پیشرفت GAA باعث تولید پردازنده های 2 نانومتری خواهد شد، این پیش بینی لی است.
پس از آن این فناوری در آینده 1 نانومتر خواهد شد و پس از آن، انتظار می رود، اندازه حتی کوچکتر نیز شود.
لی گفت: “من مطمئن هستم که تکنولوژی جدید کمتر از 1 نانومتر را نیز برای ما به ارمغان خواهد آورد.من مطمئن نیستم که چه نوع ساختاری، اما آن ظهور خواهد کرد.”
این یک انتظار جسورانه است، هرچند برای اینکه مؤسسان چیپست ها عادلانه برخورد کنند، این نگرانی چندین دهه وجود داد که مسائل کوچک سازی را کنار بگذارند.
شاید ما مجبور به حرکت به سمت picometers باشیم که در اصل یک تریلیون از یک متر است، همانطور که ما یک بار نقل مکان کرده ایم، از تراشه های 0.13 میکرومتر به 130 نانومتر.
انتظار می رود که تراشه های 5 نانومتری سامسونگ در سال 2020 عرضه شوند، اما نمونه های اولیه می توانند در حال حاضر ساخته شده باشند.
این شرکت اکنون ابزارهای تولید اولیه را منتشر کرده است تا مشتریان بتوانند طراحی و تطبیق تراشه ها را برای مدل های 3 نانومتری نیز آغاز کنند.
قبل تر نیز گفته می شد که تولید انبوه تراشه های جدید سامسونگ طول عمر بیشتر در باتری های موبایل را به همراه دارد.
تراشه های 3nm گران تر هستند
سامسونگ چند سال است که تراشه های خود را تولید می کند، اما در سال 2017 سامسونگ بخش سازندگی خود را به یک کسب و کار جداگانه تقسیم می کند تا مشتریان خود را به نمونه هایی جدا از گروه هایی همچون سامسونگ الکترونیک جذب کند، که چیپ های Exynos را در بعضی گوشی های سامسونگ توسعه می دهد.
در نتیجه، شرکت های دیگر به تعهدات سامسونگ پایبندند، مانند کوالکام، که برای ساخت تراشه های جدید Snapdragon 730 و 730G جدید خود متکی به سامسونگ است، و مصرف کنندگانی که محصولات آن را خریداری می کنند.
در روزهای افتخارآمیز تولید پردازنده ها، نسل های جدید تکنولوژی، بدون افزایش مصرف انرژی، تراشه ها را کوچکتر و سریعتر می کنند.
امروزه، همه این سه مزیت دشوار و دشوار تر شده است.
و حتی زمانی که ما این کارها را انجام می دهیم، همانطور که سامسونگ وعده داده است با 3nm، مشتریان هنوز هم ممکن است تردید داشته باشند، آن هم به دلیل آن گران بودن آنها.
درست همانطور که تراشه های 5 نانومتری آن تا حدودی گران تر از تراشه های 7 نانومتری خواهند بود، تراشه های 3 نانومتری نیز کمی گران تر از مدل های قبل خواهند بود که قیمت هر ترانزیستور را افزایش می دهد.
با این حال، این هزینه ها به تدریج کاهش می یابد.
برای مطالعه بیشتر ببینید که تراشه جدید Qualcomm، مشکل اصلی تلفنهای ۵G را حل می کند و یا ویروسی شدن و توقف خط تولید TSMC، تولید کننده تراشه های اپل در تایوان یا استفاده از تراشه های AI شرکت گوگل در سیستم های شخصی شما.
