SG.hu
A végéhez közeleg a chipek korszaka, a jövő a szilíciumlapoké
Az adatközpontok hatalmas, komplett erőműnyi energiát felemésztő építmények helyett doboznyi méretűek lesznek.
A mikrochip-korszakban élünk, amely olyan ipari forradalmat ígér, amely szinte minden emberi tevékenységbe bevezeti a mesterséges intelligenciát. Ennek a korszaknak a példaképe az Nvidia, mely körülbelül 5 billió dolláros piaci kapitalizációjával a világ legértékesebb vállalata. Jensen Huang, az Nvidia alapítója és vezérigazgatója a múlt héten Washingtonban megrendezett vállalati MI konferencián lenyűgözte a közönséget. Nyitóbeszédében részletesen ismertette az Nvidia chipjeinek fejlődését. Köszönetet mondott Trump elnöknek, hogy energiapolitikájával lehetővé tette a hazai chipgyártást, és ezzel visszahozta a technológiát Ázsiából az Egyesült Államokba.
Az Nvidia legújabb chipjei többnyire műanyag tokba vannak csomagolva, és úgy néznek ki, mint egy százlábú, amelynek a lábai rézvezetékek. Minden chip 208 milliárd tranzisztort tartalmaz, és áruk körülbelül 30 000 dollár. Forradalmi áttörésként ezek az adatközponti chipek már nem működnek függetlenül, mint a laptopok központi processzorai. Ehelyett több ezer fonódik össze egy adatközpontban, és egyetlen „hiperskála” számítógépként működnek. Kollektív számításukat mesterséges intelligenciának nevezik. A világ legerősebb adatközpontja Elon Musk xAI motorja, a Colossus 2, mely Memphisben, Tennessee államban van. A Grok és az önvezető autók agyaként a Colossus 2 becslések szerint egymillió Nvidia chipet integrál egy hatalmas számítógépbe.
A "chip" fogalma annyira meghódította korunk gondolkodását, hogy még az új eszközök gyártói is „óriás chipnek” vagy „szuperchipnek” nevezik lehetséges utódját. Pedig az új eszköz valójában a mikrochip ellentéte, mivel nincs különálló processzoregysége vagy memóriája műanyag tokban, vezetékes lábakkal. Az amerikai kormány a chipeket létfontosságúnak és stratégiainak tartja. A 2022-es Chips Act több mint 200 milliárd dollárt engedélyezett az amerikai chipgyártás támogatására és a Kínával szembeni előnyszerzésre. A mikrochipek alakítják az Egyesült Államok külpolitikáját Hollandiától (mely az ASML, a chipgyártó eszközök első számú gyártójának székhelye) Tajvanig, annak hatalmas Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. vállalatáig. A TSMC több mint 95%-os piaci részesedéssel rendelkezik a mobiltelefonokat és más fejlett berendezéseket lehetővé tevő csúcstechnológiájú chipek piacán.
A kínai chip piac elzárásával az amerikai iparpolitika hátráltatta az amerikai wafergyártó berendezések gyártóit - amelyek elengedhetetlenek a chipek gyártásához -, anélkül, hogy lassította volna Kína felemelkedését. A 2020 körül bevezetett protekcionista politikák nyomán a kínai félvezető berendezések gyártása évente 30-40%-kal nőtt, míg az Egyesült Államokban az éves növekedés körülbelül 10% volt. Ez a változás visszhangozza a 2019 májusában és azt követően bevezetett amerikai tilalmat, amely a kínai Huawei által gyártott távközlési berendezésekre vonatkozott. A tilalom 2021 és 2024 között 33 milliárd dollárral csökkentette az amerikai vállalatok Huawei-nak történő értékesítését, miközben a Huawei globális piaci részesedése nőtt.
Az iparpolitikák és a protekcionizmus szinte mindig az elavulással küzdő, már meglévő iparágakat részesítik előnyben. E tekintetben a Chips Act és a kapcsolódó tilalmak és vámok nem különböznek a benzinben található etanolra vonatkozó támogatásoktól, illetve a ritkaföldfémek bányászatára vonatkozó jelenlegi támogatásoktól, miközben a ritkaföldfémek ma már új technológiákal nyereségesen kinyerhetők az elektronikus hulladékból. Az Egyesült Államokban a mikrochip-gyártás megmentésére irányuló összes erőfeszítés a mikrochipek végének tagadhatatlan jelei közepette történik.
A jelek egyértelműek a chipek méretét és sűrűségét meghatározó és korlátozó kulcsfontosságú gép kifinomult fizikájában. Az ASML által gyártott legújabb verzió nagy numerikus apertúrájú, extrém ultraibolya litográfiát végez. Egy ilyen masina, "Extreme Machine" ára körülbelül 380 millió dollár. Eddig körülbelül 44 darabot adtak el. Körülbelül 250 ládában szállítják, és több száz szakmérnöknek hat hónapba telik a telepítése. Az IBM kutatási igazgatója, Darío Gil „a világ legbonyolultabb gépének” nevezi.
Az Extreme Machine egyfajta kamera. A chiptervezést tartalmazó kvarc- és króm fotomaszkon keresztül fénymintákat vetít a 12 hüvelykes szilíciumlapok felületén található "filmekre" vagy fényérzékeny rétegekre. Az Extreme Machine működését a fizikai törvények és a mérnöki korlátok összessége szabályozza, amit összefoglalóan retikula-határnak neveznek. A retikula határozza meg a chipek méretét, a chip mérete pedig meghatározza a mesterséges intelligencia számításainak finomságát, vagyis felbontását. Ennek következtében a retikula-határ határozza meg, hány grafikus feldolgozóegységet - többnyire az Nvidiától - kell összekapcsolni egy adott MI-feladat elvégzéséhez. Egy bizonyos méreten túl - nagyjából 800 négyzetmilliméternél - azonban a fény és a fénysebesség törvényei megakadályozzák a nagyobb egységek megvalósítását.
A retikula-határ hatásai jól láthatók az Nvidia által meghatározott, egyre összetettebb adatközpontokban. Az eredmény kisebb és sűrűbben integrált chipek, illetve "chipletek” megjelenése, amelyek mindegyike bonyolult tokozást igényel. Ez pedig fokozza az igényt arra, hogy a feldolgozási folyamatokat végül újra egységesítsék, és így koherens eredményt kapjanak. A számításokat először számos chip között kell elosztani, majd az eredményeket újra össze kell fűzni. Ennek következményeként nő a chipek közötti kommunikációs terhelés, ami egyre bonyolultabb tokozásokat, egyre több vezetéket és egyre több száloptikai összeköttetést tesz szükségessé.
A könyörtelen retikula-határ eredménye a chipek korszakának vége. Mi jön ezután? A wafer-méretű integrációs modell, amely teljesen megkerüli a chipeket. Ezt a koncepciót Elon Musk vezette be először a Teslánál a mára feloszlatott Dojo számítógépes projektjében, amelyet most a DensityAI nevű vállalat élesztett újjá. A kaliforniai Palo Altóban működő Cerebras is ezt az elvet alkalmazta WSE-3 nevű wafer-méretű processzorában. A WSE-3 körülbelül négybillió tranzisztort tartalmaz - ez tizennégyszer annyi, mint az Nvidia Blackwell chipje -, és hétezerszer nagyobb memória-sávszélességgel rendelkezik. A Cerebras a memóriát közvetlenül a waferre építette rá, ahelyett, hogy távoli chipekre és chipletekre helyezte volna a nagy sávszélességű memóriahálózatokban. A vállalat a wafer-méretű egységeket tizenhatszorosan egymásra rétegezte, így egy teljes adatközpontot egy kis dobozba tudott sűríteni, amely összesen 64 billió tranzisztort tartalmaz.
A teljes wafer-alapú jövőn dolgozik David Lam is, a Lam Research alapítója, amely a világ harmadik legnagyobb wafer-gyártó berendezéseket előállító vállalata. Lam 2010-ben alapította a Multibeam Corp.-ot, amely többoszlopos elektronnyaláb-litográfiát (multi-column e-beam lithography) alkalmazó gépet fejlesztett ki. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy a gyártók megkerüljék a retikula-határt. A Multibeam már demonstrálta is a képességet, hogy mintázatot tud készíteni 8 hüvelykes waferre. Tehát nincsenek chipek! Nincs Kína! (Sőt, még Tajvan sem.) Nincs bonyolult tokozás a Fülöp-szigeteken vagy Sencsenben! Közeledik a poszt-mikrochip korszak, amikor az adatközpontok egy dobozban lévő, szilíciumlap méretű processzorokból állnak.
A mikrochip-korszakban élünk, amely olyan ipari forradalmat ígér, amely szinte minden emberi tevékenységbe bevezeti a mesterséges intelligenciát. Ennek a korszaknak a példaképe az Nvidia, mely körülbelül 5 billió dolláros piaci kapitalizációjával a világ legértékesebb vállalata. Jensen Huang, az Nvidia alapítója és vezérigazgatója a múlt héten Washingtonban megrendezett vállalati MI konferencián lenyűgözte a közönséget. Nyitóbeszédében részletesen ismertette az Nvidia chipjeinek fejlődését. Köszönetet mondott Trump elnöknek, hogy energiapolitikájával lehetővé tette a hazai chipgyártást, és ezzel visszahozta a technológiát Ázsiából az Egyesült Államokba.
Az Nvidia legújabb chipjei többnyire műanyag tokba vannak csomagolva, és úgy néznek ki, mint egy százlábú, amelynek a lábai rézvezetékek. Minden chip 208 milliárd tranzisztort tartalmaz, és áruk körülbelül 30 000 dollár. Forradalmi áttörésként ezek az adatközponti chipek már nem működnek függetlenül, mint a laptopok központi processzorai. Ehelyett több ezer fonódik össze egy adatközpontban, és egyetlen „hiperskála” számítógépként működnek. Kollektív számításukat mesterséges intelligenciának nevezik. A világ legerősebb adatközpontja Elon Musk xAI motorja, a Colossus 2, mely Memphisben, Tennessee államban van. A Grok és az önvezető autók agyaként a Colossus 2 becslések szerint egymillió Nvidia chipet integrál egy hatalmas számítógépbe.
A "chip" fogalma annyira meghódította korunk gondolkodását, hogy még az új eszközök gyártói is „óriás chipnek” vagy „szuperchipnek” nevezik lehetséges utódját. Pedig az új eszköz valójában a mikrochip ellentéte, mivel nincs különálló processzoregysége vagy memóriája műanyag tokban, vezetékes lábakkal. Az amerikai kormány a chipeket létfontosságúnak és stratégiainak tartja. A 2022-es Chips Act több mint 200 milliárd dollárt engedélyezett az amerikai chipgyártás támogatására és a Kínával szembeni előnyszerzésre. A mikrochipek alakítják az Egyesült Államok külpolitikáját Hollandiától (mely az ASML, a chipgyártó eszközök első számú gyártójának székhelye) Tajvanig, annak hatalmas Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. vállalatáig. A TSMC több mint 95%-os piaci részesedéssel rendelkezik a mobiltelefonokat és más fejlett berendezéseket lehetővé tevő csúcstechnológiájú chipek piacán.
A kínai chip piac elzárásával az amerikai iparpolitika hátráltatta az amerikai wafergyártó berendezések gyártóit - amelyek elengedhetetlenek a chipek gyártásához -, anélkül, hogy lassította volna Kína felemelkedését. A 2020 körül bevezetett protekcionista politikák nyomán a kínai félvezető berendezések gyártása évente 30-40%-kal nőtt, míg az Egyesült Államokban az éves növekedés körülbelül 10% volt. Ez a változás visszhangozza a 2019 májusában és azt követően bevezetett amerikai tilalmat, amely a kínai Huawei által gyártott távközlési berendezésekre vonatkozott. A tilalom 2021 és 2024 között 33 milliárd dollárral csökkentette az amerikai vállalatok Huawei-nak történő értékesítését, miközben a Huawei globális piaci részesedése nőtt.
Az iparpolitikák és a protekcionizmus szinte mindig az elavulással küzdő, már meglévő iparágakat részesítik előnyben. E tekintetben a Chips Act és a kapcsolódó tilalmak és vámok nem különböznek a benzinben található etanolra vonatkozó támogatásoktól, illetve a ritkaföldfémek bányászatára vonatkozó jelenlegi támogatásoktól, miközben a ritkaföldfémek ma már új technológiákal nyereségesen kinyerhetők az elektronikus hulladékból. Az Egyesült Államokban a mikrochip-gyártás megmentésére irányuló összes erőfeszítés a mikrochipek végének tagadhatatlan jelei közepette történik.
A jelek egyértelműek a chipek méretét és sűrűségét meghatározó és korlátozó kulcsfontosságú gép kifinomult fizikájában. Az ASML által gyártott legújabb verzió nagy numerikus apertúrájú, extrém ultraibolya litográfiát végez. Egy ilyen masina, "Extreme Machine" ára körülbelül 380 millió dollár. Eddig körülbelül 44 darabot adtak el. Körülbelül 250 ládában szállítják, és több száz szakmérnöknek hat hónapba telik a telepítése. Az IBM kutatási igazgatója, Darío Gil „a világ legbonyolultabb gépének” nevezi.
Az Extreme Machine egyfajta kamera. A chiptervezést tartalmazó kvarc- és króm fotomaszkon keresztül fénymintákat vetít a 12 hüvelykes szilíciumlapok felületén található "filmekre" vagy fényérzékeny rétegekre. Az Extreme Machine működését a fizikai törvények és a mérnöki korlátok összessége szabályozza, amit összefoglalóan retikula-határnak neveznek. A retikula határozza meg a chipek méretét, a chip mérete pedig meghatározza a mesterséges intelligencia számításainak finomságát, vagyis felbontását. Ennek következtében a retikula-határ határozza meg, hány grafikus feldolgozóegységet - többnyire az Nvidiától - kell összekapcsolni egy adott MI-feladat elvégzéséhez. Egy bizonyos méreten túl - nagyjából 800 négyzetmilliméternél - azonban a fény és a fénysebesség törvényei megakadályozzák a nagyobb egységek megvalósítását.
A retikula-határ hatásai jól láthatók az Nvidia által meghatározott, egyre összetettebb adatközpontokban. Az eredmény kisebb és sűrűbben integrált chipek, illetve "chipletek” megjelenése, amelyek mindegyike bonyolult tokozást igényel. Ez pedig fokozza az igényt arra, hogy a feldolgozási folyamatokat végül újra egységesítsék, és így koherens eredményt kapjanak. A számításokat először számos chip között kell elosztani, majd az eredményeket újra össze kell fűzni. Ennek következményeként nő a chipek közötti kommunikációs terhelés, ami egyre bonyolultabb tokozásokat, egyre több vezetéket és egyre több száloptikai összeköttetést tesz szükségessé.
A könyörtelen retikula-határ eredménye a chipek korszakának vége. Mi jön ezután? A wafer-méretű integrációs modell, amely teljesen megkerüli a chipeket. Ezt a koncepciót Elon Musk vezette be először a Teslánál a mára feloszlatott Dojo számítógépes projektjében, amelyet most a DensityAI nevű vállalat élesztett újjá. A kaliforniai Palo Altóban működő Cerebras is ezt az elvet alkalmazta WSE-3 nevű wafer-méretű processzorában. A WSE-3 körülbelül négybillió tranzisztort tartalmaz - ez tizennégyszer annyi, mint az Nvidia Blackwell chipje -, és hétezerszer nagyobb memória-sávszélességgel rendelkezik. A Cerebras a memóriát közvetlenül a waferre építette rá, ahelyett, hogy távoli chipekre és chipletekre helyezte volna a nagy sávszélességű memóriahálózatokban. A vállalat a wafer-méretű egységeket tizenhatszorosan egymásra rétegezte, így egy teljes adatközpontot egy kis dobozba tudott sűríteni, amely összesen 64 billió tranzisztort tartalmaz.
A teljes wafer-alapú jövőn dolgozik David Lam is, a Lam Research alapítója, amely a világ harmadik legnagyobb wafer-gyártó berendezéseket előállító vállalata. Lam 2010-ben alapította a Multibeam Corp.-ot, amely többoszlopos elektronnyaláb-litográfiát (multi-column e-beam lithography) alkalmazó gépet fejlesztett ki. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy a gyártók megkerüljék a retikula-határt. A Multibeam már demonstrálta is a képességet, hogy mintázatot tud készíteni 8 hüvelykes waferre. Tehát nincsenek chipek! Nincs Kína! (Sőt, még Tajvan sem.) Nincs bonyolult tokozás a Fülöp-szigeteken vagy Sencsenben! Közeledik a poszt-mikrochip korszak, amikor az adatközpontok egy dobozban lévő, szilíciumlap méretű processzorokból állnak.