حتماً توی دنیای فناوری این روزها زیاد می‌شنویم که می‌گن چیپ‌ها و مدارها دارن کوچیک‌تر و قدرتمندتر می‌شن. اما خب، هنوزم بیشتر تحقیقات روی چیپ‌های سه‌بعدی، فقط میان لایه‌های سیلیکونی ۲بعدی رو روی هم می‌چسبونن. یعنی مثل اینه که چند تا ورق مقوا رو گذاشتن روی هم. خب، این کار باعث میشه ارتباط بین بخش‌های مختلف مدار کوتاه‌تر بشه، ولی بازم خیلی محدودیت داره و فقط می‌تونه باعث کاهش تاخیر بین بلوک‌های مدار (اینجا بلوک یعنی همون بخش مستقل چیپ که یه کاری برای سیستم انجام میده) بشه.
حالا این مقاله اومده دقیقاً رو همین محدودیت دست گذاشته و می‌گه: «چرا فقط باید بلوک‌ها رو لایه‌لایه بذاریم؟ بیاین یه کاری کنیم که هر بلوک بتونه توی چند تا لایه سیلیکونی پخش بشه!» یعنی کافی نیست فقط ساختمون‌ها رو روی هم بچینیم؛ بیاین هر ساختمون رو توی هر طبقه‌ای که خواستیم، گسترش بدیم!
مشکلش چیه؟ خب تا حالا واقعاً ابزار و مدل مناسبی برای اینکه بتونیم خوب این ایده رو پیاده کنیم، نداشتیم. یعنی ابزارهایی که بتونن توی همون مرحله طراحی، به طور همزمان هم به معماری کلی مدار (یعنی اینکه هر بخش چی کار کنه) و هم به مسائل فیزیکی مثل اندازه، عملکرد، و حرارت مدار توجه کنن.
چجوری حلش کردن؟ تیم تحقیقاتی این مقاله یه چیزی ساختن به اسم “موتور بسته‌بندی مکعب” یا همون cube packing engine. این موتور (یا بهتر بگیم ابزار) می‌تونه حسابی طراحی مدار رو بهینه کنه، چون همزمان به جنبه‌های فیزیکی و معماری مدار نگاه می‌کنه و بین حرارت، کارایی (مثلاً BIPS یعنی «بیشترین تعداد دستورالعملی که در ثانیه اجرا میشه»)، اندازه فضا و مصرف انرژی تعادل ایجاد می‌کنه.
نتایجش چی بوده؟ اگه مدار رو با این روش طراحی کنن، کارایی، ۳۶ درصد نسبت به چیپ‌های ۲بعدی بهتر میشه و ۱۴ درصد هم نسبت به همون مدل سه‌بعدی قدیمی که بلوک‌ها فقط توی یه لایه بودن، بالاتر میره. تازه این بلوک‌های چندلایه، می‌تونن تا ۳۰ درصد مصرف برق رو هم کاهش بدن (مصرف برق کمتر یعنی گرم شدن کمتر و عمر بیشتر چیپ).
در مورد گرما هم که همیشه دغدغه مهندس‌های سخت‌افزاره، با یه تکنیک جالب که بهش می‌گن thermal-aware floorplanning (یعنی تو چینش مدار حواست به دماش هم باشه!) و اضافه‌کردن Thermal Via (ویای حرارتی یعنی مسیرهایی برای انتقال بهتر گرما)، تونستن دما رو پایین نگه دارن و چیپ از حد مجاز داغ‌تر نشه.
در کل، این تکنیکای مکعب‌بندی و طراحی سه‌بعدی واقعی می‌تونن مسیر جدیدی برای ساخت چیپ‌‌هایی با کارایی بالاتر و مصرف کمتر باز کنن. احتمالاً تا چند سال دیگه هم این ایده‌ها بیان سراغ لپ‌تاپ و گوشی‌هامون! اگه از دنیای طراحی مدار و تکنولوژی حال می‌کنی، حتماً این موضوع رو دنبال کن… چون قراره اتفاقای هیجان‌انگیزی بیفته!
منبع: +
