نگاهی به وضعیت کنونی اینتل کنید، آقای پت گلسینگر، از طراحان ارشد کهنه‌کار شرکت اینتل بوده و ایشان شخصی بود که همیشه باور داشت، معماری x86 مبتنی بر CISC با رعایت قانون مور، نسبت به معماری  ARM مبتنی بر RISC هر نسل قدرت‌مندتر می‌تواند شود! و بله واقعا به این صورت  بود!، به تاریخ میلادی، ایشان در ماه فوریه 2021 به عنوان مدیرعامل جدید اینتل منصوب شدند.

اعضای هیئت مدیره اینتل، با وجود سودهای کلان شرکت، می‌دانستند، شرکت در خطر تهدید بزگی قرار دارد! و آقای پت گلسینگر، اقدام به بازنگری و بازگردانی اساسی تمامی بخش‌های نیمه هادی اینتل نمود، اما دیر بود!، بسیار دیر!، (تهدید بزرگ، اینتل را به زانو انداخت!).

اشتباهات استراتژیک و غرق شدن در قدرت، می‌تواند روزی، هر مجموعه‌ای را به زانو بی‌اندازد.

آقای جن سون هوانگ مدیر عامل شرکت انویدیا، در یکی از سخنرانی‌های معرفی محصول، جمله‌ای قابل تامل بیان کردند، ایشان گفتند: هر آنچه امروز هستیم و به آن رسیده‌ایم، نتیجه ریسک‌هایی می‌باشد که حداقل ده سال قبل انجام داده‌ایم، این سخن بسیار مفهومی می‌باشد و به واقع و مستند، شرایط موفقیت آمیز کنونی شرکت انویدیا، موثق بودن سخن ایشان را ثابت می‌کند.

به صورت واضح‌تر، اگر بخواهم سخن ایشان را برایتان شفاف کنم، یعنی صنعت نیمه‌هادی، صنعتی بسیار حساس و آسیب پذیر می‌باشد و کوچک‌ترین اشتباه استراتژیک می‌تواند آینده یک شرکت نیمه‌هادی را به معنای واقعی کلمه نابود کند.

چالش اول در این صنعت دقیقا حول محور موارد بالا می‌باشد، در یک مقطع زمانی، یک شرکت نیمه‌هادی، می‌تواند بسیار موفق شود و سودهای کلان را تجربه کند و بسیار مهم است تا مدیران شرکت در همان لحظه‌های لذت آمیز موفقیت و فروش، از خطرات آتی کامل آگاه باشند، زیرا سودآوری‌های کلان برای یک شرکت نیمه‌هادی هرگز پایدار نخواهد بود و عدم ریسک و تغییرات اساسی به هنگام، می‌تواند همه چیز را به صورت منفی تغییر دهد!.

در مثال اول، اینتل، یکی از ابر شرکت‌های صنعت نیمه‌هادی، به راحتی می‌توانید نتایج عدم تغییرات اساسی به هنگام را، به صورت مستند، حال حاضر مشاهده کنید.

اولین و مهم‌ترین تغییر اساسی برای یک شرکت نیمه‌هادی، به خصوص شرکتی مانند اینتل، که خودشان به صورت داخلی نیز اقدام به تولید نهایی فیزیکی پردازنده می‌کنند، تغییرات ماشین‌ها و تجهیزات فوق پیشرفته تولید پردازنده می‌باشد و عدم به‌روزرسانی به هنگام، می‌تواند عواقب خطرناکی داشته باشد، زیرا نیاز و اولویت‌های بازار و مصرف کنندگان مدام در حال تغییر است و یک پردازنده موفق، مانند پردازنده نسل 9 اینتل، مدل Core i9 9900K برای مدت زمان حیات خودش، وابسته به نیازهای بازار بسیار موفق عمل کرد، اما نیازهای بازار در سال‌های آتی به سرعت تغییر کرد و تکرار همان فرآیند موفق نسل و سال گذشته، برای مدتی کوتاه موفقیت آمیز بود، اما متاسفانه عواقب بلند مدت اجتناب ناپذیر بود، تغییرات و به‌روزرسانی تجهیزات جدید تولید پردازنده، نیازمند تاسیس کارخانه‌های جدید و هزینه های کلان می‌باشد و از دلایل اجتناب از تغییرات، می‌توان به همین امر اشاره کرد، زیرا وقتی یک شرکت در حال تجربه سودهای بزرگ باشد، عموما علاقه‌ کمی به هزینه‌های بزرگ، برای تغییرات آتی نشان خواهد داد.

چالش دوم برای این صنعت، فیزیک می‌باشد، بله "فیزیک"، زیرا وقتی ابعاد ترانزیستورها از حدی مشخص کوچک‌تر شود، تونل زنی کوآنتومی رخ خواهد داد، از دهه‌های گذشته تا حال حاضر، ابعاد ترانزیستورها، در ابعاد نانومتر قرار داشته‌اند، قبل از نانومتر، در ابعاد میکرومتر بودند، حال، وقتی ابعاد از نانومتر کوچک‌تر شود، وارد فضای کوآنتوم می‌شود و قوانین فیزیک کوآنتوم با قوانین فیزیک کلاسیک، بسیار متفاوت می‌باشد و همه چیز در این ابعاد دست‌خوش تغییرات غیر قابل پیش‌بینی می‌شود.

تونل زنی کوآنتومی چیست؟

وقتی ترانزیستورها هنوز در ابعاد اتم کوچک نشده باشند، الکترون‌ها قادر نیستند از میان دروازه آن‌ها خودسرانه عبور کنند، در نتیجه فرآیند به صورت منطق باینری یعنی 0 و 1 در هر ترانزیستور به عمل می‌رسد، یعنی وقتی دروازه ترانزیستور بسته باشد (یعنی 0) الکترون پشت دروازه باقی می‌ماند و وقتی دروازه باز شود (یعنی 1) الکترون بلافاصله عبور می‌کند، حال تصور کنید، ترانزیستور به ابعاد اتم بسیار نزدیک شود و وارد فضای کوآنتومی غیر قابل پیش‌بینی شود، در این حالت، الکترون‌ها قادر هستند در یک زمان مشخص از دروازه عبور و یا عبور نکنند و منطق باینری یعنی یا 0 و یا 1 بی معنا می‌شود، زیرا عملکرد ترانزیستور در یک زمان مشخص می‌تواند میان 0 و 1 باشد، در نتیجه موجودیت ترانزیستور و پردازش کلاسیک، کاملا بی‌معنا خواهد شد.

پردازنده‌های کوآنتومی فاقد ترانزیستور می‌باشند و دانشمندان به جای استفاده از ترانزیستور، از کیوبیت‌ها وابسته به موجودیت الکترون‌ها استفاده کرده و به نتایج پردازشی فوق‌العاده پیشرفته دست یافته‌اند، هدف از این مقاله به خصوص، شرح چیستی پردازنده‌های کوآنتومی نمی‌باشد و صرفا ذکر و بیان خلاصه عوامل و چالش‌های صنعت نیمه‌هادی می‌باشد، اما بدانیم، شرایط نگه‌داری و راه‌اندازی پردازنده‌های کوآنتومی، بسیار دشوار می‌باشد و برای اجرا و فعال شدن، نیازمند محیطی با دمای نزدیک به منفی 273 و خلا و حداقل جاذبه می‌باشند و ساختارهای بسیار عجیب و عظیم طلایی رنگی که از آن‌ها مشاهده می‌کنید، درواقع معماری و آناتومی نحوه خنک‌سازی و نگه‌داری آن‌ها می‌باشد و دلیل عدم ورود پردازنده‌های کوآنتومی به دستگاه‌های کاربران نهایی، مورد بالا، یعنی شرایط نگه‌داری فوق‌العاده پیچیده می‌باشد و حال حاضر دانشمندان قادر نیستند شرایطی ساده برای نگه‌داری و خنک کردن پردازنده‌های کوآنتومی ایجاد کنند، پردازنده‌های کلاسیک در ابعاد نانومتر، تقریبا به انتهای تکامل خود رسیده‌اند، حال حاضر پردازنده‌های 3 نانومتری در انواع تلفن‌های همراه و کامپیوترهای مختلف موجود می‌باشد و شرکت اینتل، در حال آماده‌سازی و بهره‌برداری نهایی نود پیشرفته خودشان، یعنی 18A می‌باشد، یعنی 1.8 نانومتر، اما مسئله این است: در دهه‌های گذشته، ابعاد نانومتر ترانزیستورهای موجود در پردازنده‌ها، بسیار بزرگ‌تر بودند، مثلا 800 نانومتراز اولین پردازنده اینتل پنتیوم و ماشین‌های تولید چیپست و لیتوگرافی در مقایسه با حال حاضر از تکنولوژی و استانداردهای بسیار ساده‌تری بهره‌مند بودند و قانون مور بسیار از اهمیت بالایی برخورددار بود، زیرا مسیر کوچک‌تر شدن و بهینه‌تر شدن ترانزیستورها، بسیار جای پیشرفت و تغییرات داشت، اما حال حاضر فیزیک کلاسیک و در نتیجه پردازنده‌های موجود در کامپیوترهای نهایی کاربران، به بم‌بست رسیده‌اند و کوچک‌تر کردن ابعاد نقشه ترانزیستور کم‌تر از0.5  نانومتر، به آرامی وارد فضای کوآنتومی شده و تونل زنی کوآنتومی رخ خواهد داد!.

اما جالب است بدایند، راه حل اصلی برای مقابله با این چالش، تاخیر می‌باشد!، بله تاخیر، قانون مور سال‌هاست کاملا بی معنا شده و برای سالیان آتی، دیگر شاهد تبلیغات مداوم و گسترده، در رابطه با تکنولوژی‌های جدید نیمه‌هادی و کوچک‌تر شدن مداوم و هر ساله ترانزیستورها نخواهیم بود، احتمال می‌رود، اینتل از نود 18A برای چندین نسل از پردازنده‌های آتی خود به صورت مداوم استفاده کند، اما این‌بار، اشتباه استراتژیک نیست و محدودیت‌های فیزیک کلاسیک و زمان می‌باشد!، احتمال می‌رود سال 2037 شاهد تولید اولین پردازنده‌های 0.5 نانومتری باشیم!، در نتیجه به راحتی درک خواهید کرد که چرا می‌گویم، حداقل تا یک دهه آینده شاهد کوچک‌تر شدن قابل توجه مقدار عددی نانومتر مانند گذشته نخواهیم بود!.

البته ضروری است بدانیم، نام‌های 7، 5، 3، 2 نانومتر، بیشتر جنبه نمایش و تجاری داشته و ابعاد اصلی دروازه‌های ترانزیستورها بزرگ‌تر می‌باشند، اما چالش‌های جدید و پیچیده، برای فرآیند جدید کوچک‌سازی و ثبت المان‌های نقشه نوری/لیزری پردازنده، مواردی می‌باشند، که تفاوت‌های اصلی 5 نانومتربه نسبت 3 نانومتر را شرح می‌دهند.

اما اگر ابعاد نانومتری ترانزیستورها دیگر کوچک‌تر نخواهد شد و با ورود کامپیوترهای کوآنتومی به دست کاربران نهایی حداقل یک دهه فاصله داریم، یعنی صنعت نیمه‌هادی متفقف خواهد شد؟ کامپیوترها دیگر پیشرفت نخواهند کرد؟، قطعا پاسخ خیر می‌باشد، علوم و تکنولوژی‌های نیمه‌هادی بسیار گسترده، پیچیده و تخصصی می‌باشد و از فضای علمی من نوعی، کاملا خارج است!، زیرا علومی که من به آن در این سطح می‌توانم آگاهی داشته باشم، علوم سمت کاربر می‌باشد و نه علوم سمت توسعه دهنده! و با اتکا به علوم سمت کاربر، این‌گونه پاسخ می‌دهم: 

بهینه‌تر شدن در مصرف انرژی، افزایش کارایی، افزایش پایداری، کاهش دمای کاری، فقط وابسته به کوچک‌تر شدن ترانزیستورها نمی‌باشد! و بهبود عواملی مانند: معماری‌های پردازشی، متریال نوین فیزیکی پردازنده، الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین در سطح سخت افزاری، تکنولوژی ماژولار Chiplet و حذف انواع Coprocessorهای اضافی موجود در مادربرد و ادغام آن‌ها در یک واحد مجتمع و عوامل دیگر و نوین آینده حول محور ابعاد کوچک‌تر نشده ترانزیستور قبلی اما تقویت شده، می‌تواند تحولات جذاب و شگفت انگیزی برای حداقل یک دهه آتی داشته باشد.

با احترام

ممنون از همراهی شما با توت بلاگ 

آرزوی موفقیت دارم، برای تمام آن افرادی، که به‌ واقع، به‌ دنبال رسیدن به مقاصد سفید می‌باشند.