تحقیقات فنی و بررسی معماری 14 نانومتری اینتل که در پردازنده های جدید Broadwell بکار رفته است به خوبی نشان میدهد اینتل گام مهمی در افزایش بازدهی و بالابردن ظرافت در طراحی این معماری برداشته است.
زمانی که اینتل اعلام کرد قصد تولید پردازنده های جدید بر پایه معماری 14 نانومتری را دارد، مایه تعجب بسیاری از کارشناسان فنی شد چرا که اینتل ادعا کرده بود معماری 14 نانومتری او از تمام محصولات 20 نانومتری شرکت تایوانی TSMC، کوچکتر و در عین حال بازدهی بالاتری دارد که این موضوع تا حدی روابط داخلی این دو شرکت را نیز خدشه دار کرد.
اینتل اعلام کرد که توانسته است بهبود قابل ملاحظه ای را در طراحی ترانزیستورها، کاهش فاصله دروازه های داخلی و کاهش فاصله لایه های ارتباطی در داخل ترانزیستور ها بوجود آورد. همچنین گفته بود که اندازه SRAM (حافظه موقت یا cache بر روی پردازنده) نیز در حد قابل توجهی کوچکتر شده است.
اکنون محققان فنی از طریق مهندسی معکوس تراشه های 14 نانومتری تایید میکنند که اینتل به تمام قولهایی که داده بود عمل کرده است. فاصله دروازه ها از هم در حد 70 نانومتر است و ارتفاع پایه های fin در ترانزیستور ها حدود 42 نانومتر است و تعداد لایه ها در داخل ترانزیستور به 13 لایه افزایش پیدا کرده است.
اینتل قبل از این در ساخت پردازنده های 9 لایه متوقف شده بود و برای گذار به ساختار 11 لایه و بکار گیری آنها در پلتفرم Bay Trail Soc با مشکلاتی مواجه بود اما ظاهراً بر این مشکل غلبه کرده و از آین سد گذشته است.
لایه های فلزی در داخل پردازنده نقش برقرار کننده ارتباط الکتریکی بین قسمت های مختلف داخلی را بازی میکنند. با کوچک شدن سطح مقطع پردازنده، مسلماً مسیر دهی کانال های ارتباطی نیز مشکل تر میشود بنابراین لازم است طراحی به گونه ای انجام شود که افزایش لایه ها، سد راه بازدهی بهینه ترانزیستور ها نشود.
با حرکت ناگهانی اینتل به سمت طراحی 13 لایه، با وجود اینکه پردازنده های Broadwell گام بسیار بلندی به جلو محسوب میشوند اما از نظر بازدهی کمی با محاسبات تئوری فاصله دارد که دلیل عمده آن، همین بکارگیری ساختار 13 لایه است که باعث کاهش جزئی بازدهی شده است.
در بررسی ها آشکار شد که فاصله بین لایه های ارتباطی در معماری Broadwell دقیقاً 54 نانومتر است در حالیکه اینتل این مقدار را 52 نانومتر اعلام کرده بود اما مدیران این شرکت، 2 نانومتر را در محدوده مجاز خطای ساخت در نظر میگیرند و آن را قابل قبول میدانند. این بررسی ها نشان میدهد اینتل به قول خود مبنی بر کاهش اندازه SRAM تا 0.058 نانومتر مربع نیز عمل کرده است.
با تمام این حرفها اولین محصولات شرکت های تولید کننده که از پردازنده های 14 نانومتری Core M اینتل در محصولات خود استفاده کردند نتایج نسبتاً مایوس کننده ای از خود نشان دادند. مثلاً Lenovo Yoga 3 Pro که جزو اولین نوت بوکهایی است که از پردازنده های Core M استفاده میکند بسیار ضعیفتر از حد انتظار ظاهر شد.
با اینکه اینتل در مراسم معارفه پردازنده های Broadwell، رتبه بالایی را در کارآیی این پردازنده ها نشان داد اما کارشناسان معتقدند اینتل معرفی پردازنده های جدید خود را تحت شرایط کنترل شده اجرا کرده است. حتی پیش بینی میشود پردازنده های 14 نانومنری مصرف انرژی بالاتر از میزان اعلام شده اینتل نیز از خود نشان خواهند داد.
ضمن اینکه آینده معماری های پایینتر از 14 نانومتر هم زیاد واضح نیست چرا که هزینه تولید بسیار بالا خواهد رفت و از طرفی، فناوری EUV یا همان لیتوگرافی ماوراء بنفش نیز دقت و کیفیت لازم را ارائه نداده است. این دو، سد بزرگی در برابر تولید کنندگان پردازنده های پیشرفته با معماری کمتر از 14 نانومتر خواهند بود.
پردازنده های Broadwell ممکن است نسبت به نسل قبل در مصرف انرژی صرفه جویی قابل توجهی به همراه داشته باشند اما نکته مهم این است که اگر کارخانه سازنده محصول نهایی از قطعات فوق العاده مرغوب و استاندارد های بالا در طراحی استفاده نکند، متاسفانه باید منتظر نارضایتی کاربران نهایی آن محصول باشیم.
اگر سیستم خنک کننده پردازنده، به نحو عالی طراحی و ساخته شده باشد ممکن است توان بالاتری را از پردازنده های Broadwell شاهد باشید در غیر اینصورت، بازدهی آن در حد و حدود پردازنده های Atom خواهد بود.
به هر حال قوانین فیزیک بر پردازنده های Broadwell هم صادقند و این قوانین میگویند به ازای هر بیت محاسبه، مقدار مشخصی حرارت تولید خواهد شد که باید به نحو بهینه تهویه شود در غیر اینصورت با کاهش کارآیی مواجه خواهیم بود.
کارشناسان پیش بینی میکنند کوچکتر شدن معماری هسته در پردازنده های Broadwell همزمان با بزرگ تر شدن مساحت هسته در پردازنده های Atom باعث خواهد شد که کارآیی و قابلیت های این دو نوع پردازنده، سرانجام در نقطه ای از این مسیر با هم برابر و متناظر شود.
منبع: extremetech
