1: مور کا قانون

1965 میں، سلیکون ویلی کے لیجنڈ، فیئر چائلڈ کے "آٹھ غداروں" میں سے ایک، انٹیل کے سابق سی ای او اور اعزازی چیئرمین، اور قوانین کے عظیم دریافت کنندہ، گورڈن مور، کمپیوٹر میموری کی ترقی کے رجحان پر ایک رپورٹ تیار کر رہے تھے۔ .

جب اس نے ڈیٹا تیار کرنا شروع کیا تو اس نے ایک حیران کن رجحان دیکھا۔

ہر نئی چپ میں اپنے پیشرو کی صلاحیت سے تقریباً دوگنا ہوتا ہے، اور ہر چپ پچھلی چپ کے 18 سے 24 ماہ کے اندر تیار ہوتی ہے۔ اگر یہ رجحان جاری رہتا ہے تو، وقت کی مدت کے مقابلے میں کمپیوٹنگ کی طاقت تیزی سے بڑھے گی۔

 

یہ مشہور مور کا قانون ہے، اور انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری کی ترقی کی اس کی تفصیل غیر معمولی طور پر درست ہے۔

نتیجہ اخذ کرنا:

1: انٹیگریٹڈ سرکٹ چپ (ویفر) پر مربوط سرکٹس کی تعداد ہر 18 ماہ بعد دوگنی ہوجاتی ہے۔

2. مائیکرو پروسیسر کی کارکردگی ہر 18 ماہ بعد دوگنی ہو جاتی ہے، جبکہ قیمت نصف تک گر جاتی ہے۔

3. کمپیوٹر کی کارکردگی جسے ایک ڈالر ہر 18 ماہ بعد چار گنا خرید سکتا ہے۔

 

آپ سوچ سکتے ہیں کہ مور کا قانون ایک خلاصہ کے سوا کچھ نہیں ہے؟

درحقیقت، یہ ایک فارمولہ نکال سکتا ہے، یعنی ہر 18 ماہ بعد جب چپ کا سائز تبدیل نہیں ہوتا ہے تو چپ کا رقبہ آدھا رہ جاتا ہے۔

اس طرح، ایک ہی سائز کے ویفرز دو گنا زیادہ چپس تیار کر سکتے ہیں۔

 

اگر پچھلی نسل کے عمل کا چپ کا رقبہ 1mm2 ہے، نئے عمل میں، رقبہ نئے عمل کا نصف ہے، جو کہ 0.5mm2 ہے۔

ہم فرض کرتے ہیں کہ ویفرز کی دو نسلوں کی قیمت یکساں ہے (عام طور پر، نیا عمل زیادہ مہنگا ہوگا)، پھر نئے عمل کی لاگت اصل عمل کی لاگت کا نصف ہے۔

یہ مور کے قانون سے ظاہر ہونے والی حقیقت ہے:

یعنی، نئے عمل کو استعمال کرنے والی چپ کا رقبہ چھوٹا، بہتر بجلی کی کھپت، زیادہ فریکوئنسی اور کم قیمت ہے۔

یہ پرانی ٹیکنالوجی پر نئی ٹیکنالوجی کا جہتی کمی کا حملہ ہے!

یہ فوائد اور فوائد وہ انجن ہیں جو چپ ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کو آگے بڑھاتے ہیں۔

یہ مور کے قانون کا مفہوم ہے۔

اگر چپ ٹیکنالوجی ترقی کرتی ہے تو ہر ٹرانزسٹر کا سائز سکڑ جائے گا۔ یہ کتنا سکڑتا ہے؟

 

جیسا کہ اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے، جب کہ ٹرانزسٹروں کی تعداد ایک جیسی رہتی ہے، اگلی نسل کے نئے عمل کا چپ کا رقبہ پچھلی نسل کا نصف ہے۔

 

تو X اور Y کے درمیان کیا تعلق ہے؟

اگر ہم مربعوں کے لحاظ سے شمار کریں تو کیا ہوگا؟

پھر نیا عمل پرانے عمل کے ٹرانزسٹروں کے سائز سے تقریباً 0.7 گنا زیادہ ہے۔

یعنی ٹرانزسٹر 0.7 گنا چھوٹا ہو گا۔

مور کے قانون کے مطابق، ہم 800nm ​​(یہ 80586 پروسیس نوڈ) سے شروع ہونے والی ٹیکنالوجی کی ہر نسل کی ترقی کا حساب لگانے کے لیے جونیئر ہائی اسکول کے ریاضی کے علم کا استعمال کر سکتے ہیں۔

 

 

چپ ٹیکنالوجی کی ترقی بھی اس بات کی تصدیق کرتی ہے:

0.8 μm، 0.5 μm، 0.35 μm، 0.25 μm، 0.18 μm، 0.13 μm، 90 nm، 65 nm، 45 nm، 32 nm، 22 nm، 16 nm، 10 nm، 7 nm سے

 

اصل عمل نوڈ اس ضرورت کو پورا کرتا ہے۔

مور کا قانون موجودہ چپ مینوفیکچرنگ کے عمل سے پوری طرح مطابقت رکھتا ہے۔

جادو!

2: ہاف نوڈ

عمل کا علم رکھنے والے کچھ طلباء کہہ سکتے ہیں:

کچھ گڑبڑ ہے،

اس تصویر میں، گرم 40nm، 28nm، اور 14nm کا عمل کہاں گیا؟

ہاں، اس میں ایک عام طریقہ شامل ہے جو چپ بنانے والے استعمال کرتے ہیں۔

سکڑنا۔

ہم سب جانتے ہیں کہ ایک پروسیس نوڈ کے کامیابی سے تیار ہونے کے بعد، اس کی تحقیق اور ترقی کے اخراجات بہت زیادہ ہوتے ہیں۔

اگر آپ اس پروسیسنگ نوڈ، ایریا، بجلی کی کھپت وغیرہ پر آپٹمائز کرنا جاری رکھ سکتے ہیں۔

یہ موجودہ سرمایہ کاری کو زیادہ سے زیادہ استعمال کرنے کا ایک طریقہ بھی ہے۔

بالکل اسی طرح جو انٹیل نے 14nm پر کیا۔

14nm+++

مسلسل اصلاح۔

 

اور آج ہم جس سکڑ کی بات کر رہے ہیں وہ بھی ایک اصلاح ہے۔

یہ بنیادی طور پر روشنی (MASK) کے استعمال سے متناسب طور پر پیمانہ ہے۔ ٹرانجسٹر کا سائز تھوڑا سا کم کر دیا گیا ہے، اور چپ اب بھی عام طور پر کام کر سکتی ہے، اس طرح چپ کے علاقے کو کم کر کے لاگت کو کم کیا جا سکتا ہے۔

تو سکڑنے کا تناسب کیا ہے؟

سکڑنا عام طور پر ٹرانزسٹر کے سائز کو 0.9 کے فیکٹر سے کم کرتا ہے۔

 

تقریبا ہر طرف کی لمبائی 0.9 کی طرف سے پیمانہ ہے؛ مجموعی طور پر رقبہ 0.81 تک کم ہو گیا ہے۔

 

اس عمل کو ڈائی سکڑنے کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

تاہم، پیمانہ کم کرنے سے نئے مسائل پیش آسکتے ہیں، جیسے کہ رساو کرنٹ میں اضافہ، لیکن رساو کرنٹ کو عمل کے پیرامیٹرز کے ذریعے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ سکڑنا عمل کی خصوصیات کو تبدیل کیے بغیر اس پروسیس نوڈ کی صلاحیت کو بھی ٹیپ کرسکتا ہے۔

ان سکڑنے والے عمل نوڈس کو ہاف نوڈس بھی کہا جاتا ہے۔

مثال:

 40nm سکڑنے کے بعد 45nm نصف نوڈ ہے۔

 28nm سکڑنے کے بعد 32nm نصف نوڈ ہے۔

 20nm سکڑنے کے بعد 22nm نصف نوڈ ہے۔

 14nm سکڑنے کے بعد 16nm کو نصف نوڈ بھی سمجھا جا سکتا ہے۔

پچھلے عمل کو 0.9 سے ضرب دیں۔

DIE shrink چپ بنانے والے کرتے ہیں اور اس کا چپ ڈیزائن کمپنیوں سے کوئی تعلق نہیں ہے۔

انجینئرز کی طرف سے ڈیزائن کردہ لے آؤٹ سبھی پہلے سے سکڑ گئے ہیں، اور جب مینوفیکچرر انہیں تیار کرتا ہے، تو وہ براہ راست سکڑ جاتے ہیں، اور تیار شدہ ڈائی کا رقبہ متناسب طور پر ورژن سے چھوٹا ہوتا ہے۔

لہذا ہمارے چپ ڈیزائن انجینئرز کے پاس اب سکڑتا ہوا عمل ہوتا ہے جب آدھے نوڈ کے عمل جیسے 40nm یا 28nm کرتے ہیں۔

یہ پتہ چل جائے گا کہ چپ کا لے آؤٹ اصل DIE ایریا سے بڑا ہے۔

اگر ہم حتمی DIE (چپ) کے علاقے کا حساب لگاتے ہیں، تو یہ اصل میں سکڑنے کے بعد کا علاقہ ہے، لے آؤٹ کا رقبہ نہیں۔

 

EDA ٹول سکڑنے سے پہلے علاقے کو نشان زد کرتا ہے (پری سکڑ)۔

 

یعنی، ڈیزائن کمپنی نے چپ فیکٹری کو 10X10 ڈیزائن ڈرائنگ دی، لیکن چپ فیکٹری نے 9x9 سائز کی تیار کی۔

 

DIE، WAFER، وغیرہ کی مخصوص تعریفوں کے لیے، ناواقف طلباء کے لیے، آپ "اعلیٰ معیار کے انسانی چپ انجینئرز کے وہ "بولنے والے الفاظ" کا حوالہ دے سکتے ہیں جو اصل میں میرے بھائی نے لکھے تھے۔

 

یہ اصلاح شدہ، 40nm، 28nm، وغیرہ، زیادہ پختہ اور دیرپا عمل بن گئے ہیں۔

اصل 45nm، 32nm، وغیرہ، مرضی کے مطابق 40nm، 28nm کے مقابلے میں، اب کوئی فوائد نہیں ہیں، مینوفیکچررز اب ان عمل کو فروغ نہیں دیتے ہیں۔

 

درحقیقت، صنعت عام طور پر 45nm/40nm، 32nm/28nm، 22nm/20nm، 16nm/14nm پروسیس نوڈس کو ایک ہی پروسیس نوڈ کے طور پر دیکھتی ہے، جو ایک نسل ہے، لیکن سکڑنے کے ذریعے مینوفیکچررز کے ذریعہ بہتر بنایا جاتا ہے۔

سکڑ شامل کرنے کے بعد، ہم دیکھتے ہیں کہ موجودہ 28nm، 14nm، 10nm، 7n دونوں m اور 5nm کو مور کے قانون کے پچھلے حصے میں جونیئر ہائی اسکول کے ریاضی کے علم کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے۔

 

سختی سے فٹ، تھیوری اور پریکٹس اچھے معاہدے میں ہیں۔

 

گورڈن مور، کیا ایک باصلاحیت!

3: گیٹ کی لمبائی

 

لیکن کیا واقعتا یہ معاملہ ہے؟

 

ان اعداد و شمار میں ایک بہت بڑا معنی پوشیدہ ہے۔

 

آئیے ایک تصویر دیکھتے ہیں:

 

 

تقریباً 1960 سے لے کر 1990 کی دہائی کے آخر تک، نوڈس کا نام ان کے گیٹ کی لمبائی کی بنیاد پر رکھا گیا تھا۔ IEEE کا یہ خاکہ درج ذیل تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔

 

گیٹ کی لمبائی اور نصف پچ (چپ پر دو ایک جیسی خصوصیات کے درمیان نصف فاصلہ) عمل نوڈ کے نام سے میل کھاتا ہے، اسی وجہ سے 0.5um، 0.35um، 0.25um اصل میں رکھا گیا ہے۔

لیکن 28nm سے نیچے، finfet جیسی نئی ٹیکنالوجیز کے استعمال کی وجہ سے، یہ اصل نوڈ اور گیٹ کی لمبائی اور آدھی پچ سے مماثل نہیں ہیں۔

 

 

 

اگر آپ نوڈ کا نام اور اصل فیچر سائز کو مطابقت پذیری میں رکھتے ہیں تو یہ سرخ لکیر کے طور پر ظاہر ہوگا۔

 

2015 سے پہلے، چپ مینوفیکچرنگ کے لیے عمل کا کم از کم سائز 1nm سے کم ہو جائے گا۔

 

دراصل، کارخانہ دار نے خفیہ طور پر گودام کو عبور کیا،

 

حقیقت میں، پورے عمل کا وکر نیلی لکیر کے ذریعہ دکھائے جانے والے اس کے قریب ہے۔

 

آپ کے خیال میں 7nm اور 5nm اب گیٹ کی لمبائی یا آدھی پچ نہیں ہیں۔

تو 7nm اور 5nm کیسے آئے؟

ایک پائی ڈرا!

ایک پائی ڈرا، کیا آپ اس سے واقف ہیں؟

 

کمپنی کا باس ایسا کرنے میں، پائی ڈرائنگ کرنے، یا روڈ میپ بنانے میں بہترین ہے۔

 

باس نے کہا: اگلے تین سالوں میں یہ ہر سال دوگنا ہو جائے گا۔ اس سال، فروخت 100 ملین ہو جائے گا. 10 سال میں 100 ارب کی سیلز والی کمپنی بن جائے گی۔

 

بات یہ ہے کہ اس چیز کا اس طرح حساب نہیں لگایا جا سکتا۔ اس حساب سے چند دہائیوں کے بعد زمین آپ کی کمپنی بن جائے گی، اور آپ کی فروخت مکمل نہیں ہوگی۔

 

تو چپ مینوفیکچرنگ پائی، یا (روڈ میپ) کیسے تیار کی جاتی ہے؟

کیونکہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں بڑے سرمائے کے اخراجات اور بہت سی طویل مدتی تحقیق شامل ہوتی ہے۔ ایک کاغذ میں ایک نئے تکنیکی طریقہ کو متعارف کرانے سے لے کر بڑے پیمانے پر تجارتی مینوفیکچرنگ تک کا اوسط وقت تقریباً 10-15 سال ہے۔

 

کئی دہائیوں پہلے، سیمی کنڈکٹر انڈسٹری نے تسلیم کیا کہ اگر نوڈس کے تعارف اور فنکشنل سائز کے لیے ایک مجموعی روڈ میپ موجود ہے جس سے وہ نوڈس ایڈریس کریں گے، تو یہ چپ فلو میں شامل ہر یونٹ کی رہنمائی کرے گا۔

یعنی، مثال کے طور پر، 2025 میں، ہم 1nm تیار کرنے کے لیے ایک بڑی پائی کھینچیں گے۔ اس کے بعد، لتھوگرافی کے سازوسامان کے مینوفیکچررز، اینچنگ کے سازوسامان کے مینوفیکچررز، میٹریل مینوفیکچررز، تحقیقی ادارے وغیرہ جو اس وقت درکار ہیں اس مقصد کو حاصل کرنا چاہیے۔

اس روڈ میپ کا مقصد بنیادی طور پر "یونیورسٹیوں، کنسورشیا اور صنعت کے محققین کو مختلف تکنیکی شعبوں میں جدت طرازی کی حوصلہ افزائی کے لیے مستقبل کا ایک اہم حوالہ فراہم کرنا ہے"۔

دوسرے الفاظ میں، چپ مینوفیکچرنگ پریکٹیشنرز کے لیے ایک بڑی پائی کھینچنا ضروری ہے۔

 

کئی سالوں کے دوران، سیمی کنڈکٹرز کے لیے بین الاقوامی ٹیکنالوجی روڈ میپ (ITRS) نے صنعت کے لیے ایک مجموعی روڈ میپ شائع کیا ہے۔ یہ روڈ میپس 15 سال پر محیط ہیں اور سیمی کنڈکٹر مارکیٹ کے لیے مجموعی اہداف مقرر کرتے ہیں۔

ITRS وہ ہے جو پائی کھینچتا ہے!

 

یہ روڈ میپ کیسے کھینچا جائے؟

مور کا قانون، یقیناً، جیسا کہ اس مضمون کے پہلے حصے میں بیان کیا گیا ہے۔

مور کا قانون بہت بدتمیز ہے۔

 

چند سو nm، خشک 5nm یا 3nm سے رہا ہے۔

 

بات یہ ہے کہ ریاضی یہ کر سکتی ہے، لیکن کیا فزکس کر سکتی ہے؟

 

ایسا کرنے میں تھوڑی بہت جلد بازی ہے۔

 

4: مارکیٹنگ کا مطلب: BMW 5 سیریز اور 5nm

اس کے فوراً بعد، ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) تنظیم نے بھی سمجھ لیا کہ یہ قابل قبول نہیں ہے۔

وہ وجوہات جن کی وجہ سے آپ گیٹ کی لمبائی یا آدھی پچ کو نوڈ کے سائز سے جوڑ نہیں سکتے ہیں:

 

لہذا یہ جہتیں یا تو پیمانہ بند ہو جاتی ہیں یا زیادہ آہستہ آہستہ پیمانہ ہوتی ہیں۔

بے دردی سے 0.7 سے ضرب کریں اور ٹرانزسٹر کے کام کرنے کی توقع کریں۔

اس طرح کے ٹرانزسٹرز کو انڈسٹری نہیں بنا سکتی۔

 

لہذا، 2010 میں، ITRS نے اجتماعی طور پر ہر نوڈ پر ٹیکنالوجی کو "مساوی اسکیلنگ" کہا۔

دوسرے الفاظ میں، آپ کو اصل میں خط و کتابت کرنے کی ضرورت نہیں ہے، آپ کو لگتا ہے کہ یہ برا نہیں ہے۔

 

یہ کہنا ہے کہ، 7nm اور 5nm اب گیٹ کی لمبائی یا آدھی پچ نہیں ہیں جس کا انہوں نے اصل میں حوالہ دیا تھا۔

 

یہ تبدیلی چپ مینوفیکچرنگ انڈسٹری کی جمود کی عکاسی کرتی ہے:

 

TSMC کے فلپ وونگ نے ہاٹ چپس 31 کلیدی نوٹ کے دوران کہا، "یہ ایک ٹیکنالوجی نوڈ، ایک نوڈ نمبر ہوا کرتا تھا، جس کا مطلب تھا کچھ، ایک ویفر پر کچھ کام۔"

 

لیکن: "آج، نمبرز صرف نمبر ہیں۔ وہ کار ماڈلز کی طرح ہیں - جیسے BMW 5 سیریز یا مزدا 6۔ اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا کہ نمبر کیا ہے، یہ صرف اگلی ٹیکنالوجی کی منزل ہے، اس کا نام۔ لہذا ہم نوڈ کے نام کو اس بات سے الجھتے نہیں ہیں کہ ٹیکنالوجی اصل میں کیا فراہم کرتی ہے۔"

  

 

 

 

ڈرائنگ پوائنٹ: نوڈ کے نام کو اصل ٹیکنالوجی کے ساتھ الجھائیں نہیں۔

 

5nm اور 7nm BMW 5 اور Mazda 6 سے مختلف نہیں ہیں۔

 

یہ صرف مارکیٹنگ کے حربے ہیں۔

 

ایسا نہیں ہے کہ عوام نام کو کنفیوز کرنے والی ہے۔

یہ چپ مینوفیکچررز ہیں، جو مارکیٹنگ کے ان الفاظ کو پروسیس کے نوڈس اور ٹرانزسٹر کے اصل سائز کو الجھانے کے لیے استعمال کرتے ہیں؟

 

اگرچہ بڑا بحری جہاز مور کا قانون اتھلے پانیوں میں داخل ہو گیا تھا، لیکن وہ گرنے ہی والا تھا۔

آئیے مل کر اس بڑے جہاز کو ہلائیں اور آگے بڑھیں جیسا کہ مور کا قانون کہتا ہے،

 

تو انٹیل میں کوئی اس کے ساتھ آیا۔

اس کے بارے میں بات نہ کریں، 5nm، 7nm، آئیے براہ راست فی یونٹ ایریا میں ٹرانزسٹروں کی تعداد کا موازنہ کریں۔

فارمولا یہ ہے:

 

انٹیل کے چپ مینوفیکچرنگ کے ماہر، مارک بوہر کا خیال ہے کہ ہر چپ بنانے والے کو پروسیس نوڈ کا حوالہ دیتے وقت اپنے منطقی ٹرانزسٹر کثافت کو MTr/mm2 (لاکھوں ٹرانزسٹر فی مربع ملی میٹر) میں ظاہر کرنا چاہیے۔

یہ اس بات کی بھی وضاحت کرتا ہے کہ کیوں Intel کے 10nm اور TSMC کے 7nm، اگرچہ وہ دو نسلوں کے لگتے ہیں، بنیادی طور پر ایک ہی ٹرانزسٹر کثافت رکھتے ہیں۔

 

 

 

تاہم، یہ فارمولہ بہت پیچیدہ ہے۔

یہ کیسے ممکن ہے کہ 7nm اور 5nm کا عوام پر اچھا اثر ہو۔

لیکن، سچ پوچھیں تو، انٹیل خود واقعی اپنی نام کی اسکیم میں گیٹ کی لمبائی (گیٹ کی لمبائی) ماڈل کی پیروی نہیں کرتا ہے۔

نیچے دیے گئے جدول سے، جیسے جیسے دستکاری ترقی کرتی ہے، کم اور کم کھلاڑی ہوتے ہیں۔

اعلی درجے کے کھلاڑی TSMC اور Samsung، اور Intel کے ساتھ رہ گئے ہیں، جو کہ پکڑ رہے ہیں۔

اگلے سال، Samsung اور TSMC کے 3nm دونوں بڑے پیمانے پر تیار ہونے کا دعویٰ کر رہے ہیں۔

لیکن اس بار، ہمیں معلوم ہونا چاہیے کہ یہ صرف ایک جنریشن پروسیس کوڈ کا نام ہے، اور اس کا خود 3nm سے کوئی تعلق نہیں ہے۔

7nm، 5nm سے 3nm تک۔

مور کا قانون مردہ نہیں ہے۔

صرف،

لڑکھڑانا، اور بوڑھا ہونا۔

حوالہ جات:

1: ٹیکنالوجی نوڈ - WikiChip

2: پروسیس نوڈس کی وضاحت کیسے کی جاتی ہے؟ - ExtremeTech

3: TSMC کے 7nm، 5nm، اور 3nm "صرف نمبر ہیں… اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا کہ نمبر کیا ہے" | PCGamesN

ڈس کلیمر: یہ مضمون "لیوک کی تصدیق" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے، یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے، Sac Micro اور صنعت کے خیالات کی نہیں، صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور اشتراک کرنے کے لیے، حمایت دانشورانہ املاک کے حقوق کے تحفظ کے لیے، براہ کرم اصل ماخذ کی نشاندہی کریں اور دوبارہ پرنٹ کرنے کے لئے مصنف. اگر کوئی خلاف ورزی ہو تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔