Intel kurucularından Gordon Moore, 1965 yılında yayınlanan makalesi ile teknoloji tarihine “Moore Yasası” adında bir tabir bırakmıştı. 1965 yılında “mikroişlemciler içindeki transistör sayısı her yıl iki katına çıkacaktır” diyen Moore, 1975 yılında bu öngörüsünü güncelledi ve her iki yılda bir iki katına çıkacak şekilde değiştirdi. Transistörler küçüldükçe yarı iletken üretimi de iyice zorlaşmaya başladı. Son dönemde teknolojik cihazların gelişimi Moore Yasası’ndan çok uzakta. Yarı iletken üretimi konusunda bir süredir sıkıntı çeken Intel ise uzun vadeli planlarıyla ciddi sıçramalar yapmayı hedefliyor.
Intel CEO’su Pat Gelsinger, HotChips 34 konferansında şirketin gelecek vizyonunu ortaya koydu. Uzun vadeli vizyonun temel yapı taşlarından biri de çok sayıdaki yongayı birleştiren gelişmiş paketleme teknolojileri. Bu hiç kimse için sürpriz değil. Meteor Lake işlemcilerin çok yongalı bir tasarımla üretileceğini zaten biliyoruz. CEO Gelsinger, böyle farklı tasarımların yarı iletken endüstrisine katacağı avantajlar konusundaki düşüncelerini ayrıntılı olarak anlattı.
Her şeyden önemlisi Intel, önümüzdeki on yılda Moore Yasasına uygun şekilde başarı getirecek gelişmeler yakalayacağını düşünüyor. Chiplet tapanlı çipler, 2030 yılına kadar transistör yoğunluğunu 10 kat artıracak. Başka bir deyişle, şirket bir çip üzerinde bir trilyondan transistör kullanabilecek.
Intel’in önümüzdeki sekiz yıl boyunca transistör yoğunluğundaki artışa yönelik vizyonu.
Gelsinger, gelişimin yalnızca dökümhaneler tarafından üretilen silikon disk plakalarla (wafer) alakalı olmadığını söylüyor. Bunun yerine, hizmet müşteriler için eksiksiz bir “sistem” sağlama sürecine dönüşüyor. Sistemin temelinde çok yongalı yapılandırma, gelişmiş paketleme ve hepsini birbirine bağlamak için geliştirilen yazılımlar var. Şirket CEO’su bu evrimi açıklamak için System on Package (paket üzerinde sistem-SOP) tabirini kullanıyor.
Bu evrimin bir kısmı da Intel’in daha önce bahsettiği yonga istifleme (die-stacking) teknolojileriyle birlikte küçülen üretim teknolojilerini içeriyor. 2024’te Intel, FinFET’ten vazgeçecek ve çok yönlü (gate all around-GAA) RibbonFET transistörlere geçiş yapacak. Intel, “Angstrom” söylemiyle birlikte nanometre terminolojisini terk etmeye başlıyor. Şirketin bu yaklaşımla birlikte kullandığı üretim teknolojisi ise 20A adını taşıyor. Mavi takım aynı zamanda güç dağıtımıyla ilgili bir çalışma olan PowerVIA teknolojisi üzerinde çalışıyor. Gelsinger, paketleme teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte bu değişimin yarı iletken yoğunluğu açısından dizginsiz ilerlemelerin önünü açacağına inanıyor.
“Bugün bir pakette yaklaşık 100 milyar transistör var ve on yılın sonunda bir trilyon transistöre ulaşma yolunun açık olduğunu görüyoruz. On yıl boyunca ölçeklemeye devam edeceğimiz, Ribbon FET adında temel bir transistör yapısına sahibiz.”
Intel ayrıca Meteor Lake ile kullandığı karıştır ve eşleştir (mix-and-match) yaklaşımının geleceğe açık olduğuna inanıyor. Peki bunu nasıl açıklayabiliriz? Örneğin Intel, 14. Nesil Meteor Lake ile birlikte işlemcilerinde farklı üretim teknolojilerine yer verecek.
CPU kalıbı şirketin kendi Intel 4 (7nm) tekniğiyle üretilecek. Öte yandan TSMC, SoC, I/O ve GPU birimlerini N5 (5nm) ve N6 (6nm) süreçlerinde üretecek. Nihayetinde Intel dört ayrı yonga kalıbını gelişmiş paketleme teknolojileriyle birlikte bir araya getirecek. Hatta GlobalFoundries ve Texas Instruments tarafından temin edilen devre bileşenleri bile bu işlemcilerde yer alabilir. Sonuç olarak, tamamen “karma” bir işlemci yapısı ortaya çıkıyor.
“Intel’de iki chiplet üretiliyor, TSMC fabrikasından yongalar alıyoruz, belki Texas Instruments’tan güç kaynağı bileşenleri, belki GlobalFoundries’den bir I/O bileşeni geliyor ve tabii ki Intel burada en iyi paketleme teknolojilerini kullanıyor. Tüm yongaları Intel bir araya getirecek, ancak belki başka bir montaj sağlayıcısı da olabilir. Böylelikle bir karışım ve eşleşmenin gerçekleştiğini görüyoruz.”
Gelsinger, paketleme ve bağlantı teknolojilerinin çok önemli olduğunu söylüyor. Artık yonga kalıplarının küçülme süreci zorlaşıyor. Çok yongalı tasarım benimsendikçe bu ayrı birimlerin bir araya gelmesi konusunda yapılacak çalışmalar kritik rol oynayacak.
Bu amaçla Gelsinger, PCI Express’e dayalı evrensel yonga konnektöründen de bahsetti: Daha önce bahsettiğimiz ortak bir girişim olan Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe). Birçok şirketin yanı sıra Intel, AMD, ARM, TSMC ve Samsung gibi çok çeşitli endüstri liderleri, yongalar arasındaki kalıptan kalıba ara bağlantıları standart hale getirmek amacıyla Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) konsorsiyumunu tanıtmıştı. Yeni kaynak tasarımı maliyetleri düşürecek ve daha geniş bir doğrulanmış chiplet ekosisteminin kullanımını teşvik edecek.
UCIe standardının USB, PCIe ve NVMe gibi diğer bağlantı standartları kadar yaygın ve evrensel olması hedeflenirken, chiplet bağlantıları için olağanüstü güç ve performans ölçümleri sağlanıyor. Özellikle önde gelen dökümhanelerin üçü de x86 ve ARM ekosistemleri ile birlikte bu teknolojiyi benimseyecek.
Intel’in bu stratejiden hangi oranda faydalanacağını henüz bilmiyoruz. Yine de Intel, konferans sırasında Meteor Lake’in 2023 için hedefte olduğunu doğrulamıştı. Biraz önce bahsettiğimiz gibi, Meteor Lake, farklı dökümhanelerden gelen kalıpların içeren ilk “ayrıştırılmış” çip tasarımına sahip platform olacak.
Intel 2A (Anstrom) ile sonuçlanan Intel yol haritası.
Zaman geçtikçe paketleme teknolojileri ve çok yongalı tasarımlar hakkında daha fazla bilgi elde edeceğiz. Intel’in yanı sıra farklı teknoloji devlerinin de benzer çalışmalar yaptığını biliyoruz. Dolayısıyla işlemciler, ekran kartları veya farklı cihazlarda “çok yongalı tasarımların” giderek daha fazla önem kazanması kesin.