मूर के अलावा - जिन्होंने कंप्यूटर सिस्टम को स्केल करने के नियम बनाए

हम दो नियमों के बारे में बात कर रहे हैं जो प्रासंगिकता खोना शुरू कर रहे हैं।

/ फोटो लौरा ओकेल अनस्प्लैश

मूर के कानून को पचास साल से अधिक समय पहले तैयार किया गया था। इस पूरे समय में, अधिकांश समय तक वह निष्पक्ष रहे। आज भी, जब एक तकनीकी प्रक्रिया से दूसरे में स्विच किया जाता है, तो चिप पर ट्रांजिस्टर का घनत्व लगभग दो गुना बढ़ जाता है । लेकिन एक समस्या है - नई तकनीकी प्रक्रियाओं के विकास की गति धीमी हो रही है।

उदाहरण के लिए, इंटेल लंबे समय से अपने 10-नैनोमीटर के आइस लेक प्रोसेसर का बड़े पैमाने पर उत्पादन बंद कर रहा है। हालांकि आईटी दिग्गज अगले महीने शिपिंग उपकरणों की शुरुआत करेंगे, ढाई साल पहले आर्किटेक्चर की घोषणा हुई थी। इसके अलावा पिछले साल अगस्त में, GlobalFoundries एकीकृत सर्किट निर्माता, जिन्होंने एएमडी के साथ काम किया, ने 7-एनएम प्रक्रिया प्रौद्योगिकी विकसित करना बंद कर दिया (हमने अपने ब्लॉग में इस फैसले के कारणों के बारे में बात की )।

बड़ी आईटी कंपनियों के पत्रकार और अधिकारी वर्षों से मूर के कानून के लिए मौत की भविष्यवाणी कर रहे हैं। यहां तक ​​कि खुद गॉर्डन ने एक बार घोषणा की थी कि उन्होंने जो नियम बनाया था, वह लागू नहीं होगा। हालांकि, मूर का कानून एकमात्र कानून नहीं है जो प्रासंगिकता खो देता है और जिस पर प्रोसेसर के निर्माता समान हैं।

डेनार्ड का स्केलिंग कानून

यह 1974 में आईबीएम के सहयोगियों के साथ-साथ गतिशील मेमोरी DRAM के इंजीनियर और डेवलपर रॉबर्ट डेनार्ड द्वारा तैयार किया गया था। नियम इस प्रकार है:

"ट्रांजिस्टर के आकार को कम करके और प्रोसेसर घड़ी की गति को बढ़ाकर, हम आसानी से इसके प्रदर्शन को बढ़ा सकते हैं।"

डेन्नार्ड के नियम ने माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी उद्योग में प्रगति के मुख्य संकेतक के रूप में कंडक्टर (प्रक्रिया प्रौद्योगिकी) की चौड़ाई में कमी तय की। लेकिन Dennard का स्केलिंग कानून 2006 के आसपास लागू नहीं हुआ। चिप्स में ट्रांजिस्टर की संख्या में वृद्धि जारी है, लेकिन यह तथ्य डिवाइस के प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि नहीं देता है ।

उदाहरण के लिए, TSMC (एक अर्धचालक निर्माता) के प्रतिनिधियों का कहना है कि 7-एनएम प्रक्रिया प्रौद्योगिकी से 5-एनएम पर स्विच करने से प्रोसेसर की घड़ी की गति केवल 15% बढ़ जाएगी ।

आवृत्ति वृद्धि में मंदी का कारण धाराओं का रिसाव है, जिसे 70 के दशक के अंत में डेन्र्ड ने ध्यान में नहीं लिया था। ट्रांजिस्टर के आकार में कमी और आवृत्ति में वृद्धि के साथ, वर्तमान माइक्रोक्रिसिट को अधिक दृढ़ता से गर्म करना शुरू कर देता है, जो इसे नुकसान पहुंचा सकता है। इसलिए, निर्माताओं को प्रोसेसर द्वारा आवंटित शक्ति को संतुलित करना पड़ता है। परिणामस्वरूप, 2006 के बाद से, लगभग 4-5 गीगाहर्ट्ज़ पर मास चिप्स की आवृत्ति स्थापित की गई है।


/ जेसन लेउंग अनसप्लेश द्वारा फोटो

आज, इंजीनियर नई प्रौद्योगिकियों पर काम कर रहे हैं जो समस्या को हल करेंगे और माइक्रोचिप्स के प्रदर्शन को बढ़ाएंगे। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलिया के विशेषज्ञ धातु-वायु ट्रांजिस्टर विकसित कर रहे हैं, जिसमें कई सौ गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति होती है। ट्रांजिस्टर में दो धातु इलेक्ट्रोड होते हैं जो नाली और स्रोत के रूप में कार्य करते हैं और 35 एनएम की दूरी पर स्थित होते हैं। वे क्षेत्र उत्सर्जन की घटना के कारण एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान करते हैं ।

डेवलपर्स के अनुसार, उनका उपकरण आपको तकनीकी प्रक्रियाओं की कमी को रोकने और चिप पर बड़ी संख्या में ट्रांजिस्टर के साथ उच्च प्रदर्शन 3 डी संरचनाओं के निर्माण पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देगा।

कुमी नियम

यह 2011 में स्टैनफोर्ड के प्रोफेसर जोनाथन कोओमी द्वारा तैयार किया गया था। Microsoft, Intel और Carnegie Mellon University के सहयोगियों के साथ मिलकर उन्होंने 1946 में निर्मित ENIAC कंप्यूटर से शुरू होने वाले कंप्यूटिंग सिस्टम की बिजली खपत के बारे में जानकारी का विश्लेषण किया । परिणामस्वरूप, कुमी ने निम्नलिखित निष्कर्ष निकाला:

"स्थिर भार के तहत प्रति किलोवाट ऊर्जा की गणना की मात्रा हर साल और डेढ़ गुना हो जाती है।"

साथ ही, उन्होंने कहा कि पिछले वर्षों में कंप्यूटर की ऊर्जा खपत में भी वृद्धि हुई है।

2015 में, कुमी अपने काम पर लौट आए और नए डेटा के साथ अध्ययन को पूरक बनाया। उन्होंने पाया कि उनके द्वारा वर्णित प्रवृत्ति धीमी हो गई थी। प्रति किलोवाट ऊर्जा का औसत चिप प्रदर्शन लगभग हर तीन साल में दोगुना होने लगा। चिप्स ( पृष्ठ 4 ) को ठंडा करने से जुड़ी कठिनाइयों के कारण प्रवृत्ति बदल गई है, क्योंकि ट्रांजिस्टर के आकार में कमी के साथ गर्मी को दूर करना अधिक कठिन हो जाता है।


/ फोटो डेरेक थॉमस सीसी BY-ND

नई चिप कूलिंग तकनीक अभी विकसित की जा रही हैं, लेकिन उनके बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, न्यूयॉर्क के एक विश्वविद्यालय के डेवलपर्स ने एक क्रिस्टल के लिए टाइटेनियम, टिन और चांदी की पतली गर्मी-चालन परत को लागू करने के लिए 3 डी लेजर प्रिंटिंग का उपयोग करने का सुझाव दिया। ऐसी सामग्री की तापीय चालकता अन्य थर्मल इंटरफेस (थर्मल पेस्ट और पॉलिमर) की तुलना में 7 गुना बेहतर है।

सभी कारकों के बावजूद, कुमी के अनुसार , सैद्धांतिक ऊर्जा सीमा अभी भी दूर है। वह भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन के एक अध्ययन को संदर्भित करता है, जिसने 1985 में वापस उल्लेख किया था कि प्रोसेसर की ऊर्जा दक्षता सूचकांक 100 अरब गुना बढ़ेगा। 2011 के समय, यह आंकड़ा केवल 40 हजार गुना बढ़ गया।

आईटी उद्योग कंप्यूटिंग शक्ति में उच्च वृद्धि का आदी है, इसलिए इंजीनियर मूर के कानून का विस्तार करने और कुमी और डेनार्ड के नियमों द्वारा निर्धारित कठिनाइयों को दूर करने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं। विशेष रूप से, कंपनियां और शोध संस्थान पारंपरिक ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी और सिलिकॉन के प्रतिस्थापन की तलाश कर रहे हैं। हम अगली बार कुछ संभावित विकल्पों के बारे में बात करेंगे।

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