Arm بررسی می‌کند: آیا قانون کومی جایگزین قانون مور خواهد شد؟

[Soccer_Boy]

واحد خبر mobile.ir :

گوردون مور (Gordon Moore) یکی از بنیان‌گذاران و رییس بازنشسته کمپانی اینتل است. مشاهدات گوردون مور در حوزه آی‌سی‌ها سرانجام در سال 1965 به صورت یک قاعده کلی درآمد و به "قانون مور" معروف شد. طبق این قانون – که هنوز هم در دنیای فناوری صدق می‌کند – تعداد ترانزیستورهای موجود در چیپ‌ها هر دو سال یک بار، دو برابر می‌شود. اما با توجه به پیشرفت چشمگیر دهه اخیر در حوزه ساخت چیپ‌ست و حرکت کمپانی‌های نیمه‌رسانا به سمت ساخت تراشه با لیتوگرافی‌های 3 نانومتری و 2 نانومتری، برخی کارشناسان با طرح سؤالاتی از قبیل "امکان پابرجا ماندن این قانون در لیتوگرافی‌های 1 نانومتری و پایین‌تر از آن"، این قانون را به چالش کشیده‌اند.

http://www.mobile.ir//s.mobile.ir/static/upload/articles/3803/arms-envision-to-replace-moores-law-with-koomeys-law-performance-per-watt_01.jpg

راب آیتکن (Rob Aitken)، مدیر فناوری کمپانی Arm، به‌تازگی با انتشار مقاله‌ای در وبلاگ رسمی این شرکت، مدعی شده که "قانون مور" به روزهای آخر خود نزدیک شده و به زودی برای برآورد و مباحثه درباره پیشرفت حوزه کامپیوتر در سال‌های پیش رو، به یک قانون و ابزار محاسباتی جدید نیاز خواهیم داشت. به گفته آیتکن، مقوله کربن‌زداییِ محصولات کامپیوتری به خاطر حفظ کره زمین، نشان می‌دهد در نقشه راه تکنولوژی دیگر "قدرت پردازشی" به تنهایی در اولویت نخواهد بود.

قانون مور

قانون مور مدتی طولانی به عنوان نقشه راه صنعت در حوزه فناوری مورد استفاده قرار گرفته است. قانون مور در ابتدا صرفا یک پیش‌بینی به حساب می‌آمد و ناظر بر آن بود که تعداد ترانزیستورهای یک تراشه تقریبا هر دو سال یک بار دوبرابر شده و در عین حال هزینه تولید آن نیز کاهش می‌یابد. پس از مدتی این قانون رسما به طرح کلی برای پیشرفت تبدیل شد و در راستای این قانون، شاهد آن بودیم که تراشه‌هایی که در 12 میلی‌متر مربع 2,250 ترانزیستور را در خود جای می‌دادند، به مرور زمان جای خود را به تراشه‌هایی دادند که تنها در 1 میلی‌متر مربع بیش از 100 میلیون ترانزیستور دارند. بد نیست بدانید، تراشه M1 اپل – که با لیتوگرافی 5 نانومتری TSMC ساخته شده – 16 میلیارد ترانزیستور را در خود جای داده است!

http://www.mobile.ir//s.mobile.ir/static/upload/articles/3803/apple_m1-chip_02.jpg

اما به باور آیتکن، قانون مور دیگر به روزهای آخر خود رسیده است. نرخ پیشرفت رو به کندی گذاشته و ترانزیستورها به قدری کوچک شده‌اند که می‌توان گفت تعداد اتم‌های موجود در امتداد گیت‌های یک ترانزیستور، به چند ده اتم رسیده است. زمانی که قانون مور برای اولین بار شکل گرفت، دنیای کامپیوتر عرصه‌ای جدید و هیجان‌انگیز بود و کمتر کسی به رابطه بین اقلیم و انرژی مصرف‌شده توسط کامپیوترها توجه می‌کرد، زیرا علی‌رغم مصرف بسیار زیاد کامپیوترهای قدیمی، تعداد آنها خیلی کم بود.

آیتکن معتقد است، رابطه بین محرومیت دیجیتال و محرومیت اجتماعی به‌خوبی قابل درک است؛ جایی‌که در حال حاضر 3.7 میلیارد نفر از مردم دنیا به تکنولوژی دیجیتال دسترسی کامل ندارند. از بین بردن این شکاف دیجیتال، امری ضروری و اخلاقی‌ست، اما در عین حال می‌تواند صنعت فناوری را با معضلی جدید مواجه سازد: چگونه می‌توانیم تأثیر زیست‌محیطیِ 3.7 میلیارد مصرف‌کننده جدید دیجیتال را تعدیل کنیم؟ یا به عبارت دیگر، چگونه امکان دارد که بتوان همه مردم در هر کجای دنیا را به هم وصل کرد، بدون آنکه نرخ تغییر اقلیم – که به شکل فاجعه‌آمیزی بالاست – سرعت نگیرد؟

قانون کومی (Koomey’s Law)

به باور آیتکن، نقشه راه دنیای کامپیوتر، نمی‌تواند صرفا روی افزایش قدرت پردازشی تمرکز کند. استخراج حداکثر عملکرد از یک تراشه – یا به عبارتی عملکرد به ازای هر وات – همچنان یکی از اولویت‌های صنعت کامپیوتر محسوب می‌شود. اما میزان انرژی مصرف شده به مرور زمان نیز یکی دیگر از مواردی‌ست که باید مورد توجه قرار گیرد. توانایی مراکز داده در دفع انرژی گرمایی تولید شده، این مراکز را تا حدی محدود کرده و سرورها نیز با محدودیت‌های انرژی مواجهند. دیوایس‌های موبایل به انرژی ذخیره شده در باتری‌ها محدود شده و محدودیت‌های حرارتی، قدرت لحظه‌ایِ آنها را در یک سقف مشخصی نگه داشته است. به اعتقاد آیتکن، در حال حاضر انرژی‌های تجدیدپذیر نیز چندان جوابگوی نیازهای صنعت کامپیوتر نیست. سنسور موجود در یک سلول خورشیدی در واقع به منابع عظیمی از انرژی در دسترس متصل شده، اما مشکل آن است که انرژی کمی توسط آن تولید می‌شود.

به گفته آیتکن، وقت آن رسیده که قانون کومی را جایگزین قانون مور کنیم. قانون کومی در سال 2010 و توسط یکی از اساتید دانشگاه استنفورد یعنی جاناتان کومی (Jonathan Koomey) ابداع شد. برخلاف قانون مور – که قدرت پردازشی تراشه‌ها را پیش‌بینی می‌کرد – قانون کومی تعداد محاسبات انجام شده توسط تراشه به ازای هر ژول انرژی مصرفی را اندازه‌گیری می‌کند. طبق مشاهدات انجام شده از سال 1945 تا 2000، تعداد محاسبات مذکور هر 18 ماه دو برابر شده است (یعنی در هر دهه 100 برابر). اما از سال 2000 تا کنون روند افزایشی آن کندتر شده و تعداد محاسبات هر 2.6 سال یک بار دو برابر شده است (یعنی در هر دهه 16 برابر).

http://www.mobile.ir//s.mobile.ir/static/upload/articles/3803/arms-envision-to-replace-moores-law-with-koomeys-law-performance-per-watt_03.jpgمیزان محاسبات بر حسب کیلو وات ساعت از سال 1946 تا سال 2009

طبق مقاله آیتکن، قانون کومی با تجربه امروز مصرف‌کنندگان بیشتر همخوانی داشته و از این رو در ترسیم نقشه راه فناوری باید بیشتر به این قانون اتکا کرد. زندگی دیجیتالی ما چندین دیوایس را در بر می‌گیرد؛ جایی که عمر باتری و عملکرد به ازای هر وات در مقایسه با عملکرد صرف، اهمیت بیشتری دارد. به بیان دیگر، به منظور تحقق آرمانِ کاهش استفاده از کربن برای حفظ مصالح کره زمین، باید مقدماتی فراهم شود تا در نقشه راه فناوری، مقوله‌هایی مثل صرفه‌جویی در انرژی و پاک نگاه داشتن زمین بالاتر از قدرت پردازشی تراشه‌ها قرار بگیرد.

شاید جالب‌ترین نتیجه‌گیری آیتکن در مقاله اخیرش این باشد که قانون مور و قانون کومی قوانین طبیعت نیستند، بلکه مشاهداتی در مسیر تکنولوژی به شمار می‌روند و ما می‌توانیم از آنها برای پیش‌بینی اوضاع احتمالی صنعت در آینده استفاده کنیم. به عنوان مثال، بر مبنای آنچه از قانون کومی برداشت می‌شود، انتظار می‌رود دیوایس‌ها همچنان به روند کم‌مصرف‌تر شدن خود ادامه داده و میزان مصرف پروسسورها به اندازه‌ای پایین بیاید که بتوانند انرژی مورد نیازشان را از محیط اطراف خود تأمین کنند.

حرف آخر

با تمام این اوصاف، با وجود تأکید فراوان روی محیط زیست و انرژی، قانون مور هنوز به قوت خود باقی مانده و احتمالا تا چند سال آینده میهمان ما خواهد بود. کمپانی TSMC قرار است تولید تراشه‌های 4 نانومتری را در سال جاری آغاز کرده و ساخت تراشه‌های 3 نانومتری نیز از نیمه دوم سال آینده آغاز خواهد شد. هر دو غول برتر تراشه‌سازی – یعنی TSMC و سامسونگ – قصد دارند در آینده‌ای نه چندان دور، لیتوگرافی چیپ‌ست‌های خود را به 2 نانومتر برسانند. اما به باور کارشناسان، با ورود صنعت تراشه‌سازی به لیتوگرافی 1 نانومتری، معادلات بر هم خواهد خورده و احتمال دارد قانون مور اعتبار خود را از دست بدهد.

نمایش متن کامل