لا بدّ وأن عشاق التكنولوجيا المواكبين لأحدث التوجهات في القطاع قد اطلعوا على الأخبار المتعلقة بقرار إنتل تأجيل إطلاق رقاقاتها الجديدة بتقنية 10nm، وهذه المرة إلى النصف الثاني من عام 2019. وكان الموعد المرتقب الذي حددته أكبر شركات تصنيع الأجهزة المتكاملة لإطلاق خط منتجاتها بتقنية 10nm هو عام 2016؛ واضطرت إنتل لتأجيل هذه الخطوة جرّاء مشاكل مرتبطة بعائداتها. وتعتمد إنتل حالياً على تقنية 14nm في تصنيع وحدة المعالجة المركزية ذات المستوى الرفيع.
ولكن في البداية، ما الذي تعنيه هذه الأرقام؟ باختصار، أصبحت هذه الأرقام بمثابة مصطلح تسويقي يعرف المستهلك من خلاله مدى تطور القطاع. إلا أن الأمور لم تجرِ على هذا المنوال تاريخياً! وتترافق هذه الأرقام مع أسماء مختلفة، حيث يفضل البعض تسميتها بتقنية المعالجة، بينما يتجه آخرون نحو اعتماد اسم عقدة المعالجة، أو حتى عقدة. كما ارتبطت هذه الأرقام سابقاً بمقاييس الترانزستورات على الرقاقة، مثل طول البوابة والحد الأدنى من الطبقة المعدنية، والتي كانت تتناسب تقليدياً مع حجم الترانزستور.
وتوقع قانون “مور” تضاعف كثافة الترانزستورات في الدوائر المتكاملة كل 24 شهراً. ولتحقيق ذلك، كان لا بد من تقليص مكونات الترانزستورات بعامل 0.7 لكل عقدة، مما دفع نحو ظهور أسماء العقد. ومع اعتماد الشركات الصانعة على تصاميم أحدث وأكثر تطوراً للترانزستور، توقفت المعايير المذكورة أعلاه عن كونها المحرك الدافع لمبدأ “تقليص المكعب” (Die Shrink). وفي الواقع، حافظ حجم البوابة في بعض العقد على ثباته، بينما تقلصت كافة مكونات الترانزستور الأخرى، مما أتاح للشركات تصنيع رقاقات أكثر كثافة.
ومع أبعادها الأصغر حجماً، ما زالت عقد المعالجة تقدم أداءً جيداً كمؤشرات تسلط الضوء على القفزات التي تم تحقيقها في تصنيع أشباه الموصلات. وفيما لم تحقق إنتل النجاح مع العقدة 10nm، أطلقت شركات التصنيع التي تركز على الهواتف المتنقلة منتجات تجارية مزودة بتقنية 10nm.
فعلى سبيل المثال، قامت شركة تايوان لصناعة أشباه الموصلات المحدودة بتصنيع منظومة المعالجة الرائدة SoC للمعالج كيرين 970 بتقنية 10nm، والتي تعمل عليها هواتف هواوي المتميزة: HUAWEI Mate 10 Series و HUAWEI P20 Series. ومع ذلك، سرعان ما ستتخلى التقنية 10nm عن مكانتها لصالح التقنية 7nm، حيث تشير الشائعات إلى توجّه هواوي وآبل نحو الارتقاء بمعالجات هواتفها المرتقبة إلى المستوى التالي.
وبشكل عام، تتناسب كثافة الرقاقة طرداً مع الأداء المتميز وكفاءة استهلاك الطاقة. وفيما يعتمد الأداء المتميز للطرازات السابقة على مدى سرعة تبديل الترانزستورات، من المقرر أن تتميز الطرازات الأخيرة بمستويات مقاومة أقل، مما يعني انخفاض متطلبات الطاقة اللازمة لتبديل الترانزستورات. كما يرتبط مقدار الطاقة التي تستهلكها الرقاقة طرداً مع الحرارة الناتجة عن عملها. ويعتبر الأداء الحراري أمراً بالغ الأهمية لضمان تجربة مستخدم جيدة – إذ يُعد حمل الهاتف ذو الحرارة المرتفعة أمراً غير مريح، وقد يؤدي إلى اختناق أداء المعالج، والحصول على تجربة لا ترقى إلى المستوى المطلوب.
ومن شأن الانتقال إلى عقدة أصغر تمكين شركة التصنيع من ابتكار رقاقات أصغر حجماً، مما يستقطب عدداً من كبار عملاء تلك الشركات، وهم الشركات المتخصصة بتصنيع الهواتف الذكية. وتولي عمليات تصميم الهواتف الذكية اهتماماً كبيراً بأصغر مساحة يمكن توفيرها. ومن شأن الرقاقات صغيرة الحجم تمكين شركات تصنيع الهواتف من اقتطاع نصف ملليمتر إضافي من سماكة الهاتف، أو توفير مساحة ملائمة لبطارية أكبر قليلاً. كما تمكّن هذه الرقاقات الصغيرة المصممين من دمج وحدات معالجة إضافية، مثل المعالجات المعززة بالذكاء الاصطناعي، ومعالجات الإشارة الصورية، والمعالجات الرقمية للإشارة الصورية، أو استخدام قدر أكبر من الترانزستورات في منظومة المعالجة SoC لتعزيز ميزاته. وبالإضافة لذلك، يتطلب تصنيع الرقاقة الأصغر حجماً قدراً أقل من المواد الخام، مما يؤدي إلى خفض تكلفة التصنيع.
ويشير التاريخ القصير للهواتف الذكية إلى الدور المهم الذي لعبته صناعة أشباه الموصلات في تحفيز الابتكار. ولم يستغرق القطاع أكثر من ست سنوات للانتقال من تقنية 40nm K3V2 إلى أحدث رقاقات المعالجة بتقنية 7nm التي تعتزم هواوي الكشف عنها قريباً (سيتم الكشف عن مزيد من المعلومات ذات الصلة لاحقاً). وفي كل الأحوال، لطالما حدد أداء الرقاقة سقف قدرات الهواتف الذكية – حيث يرتبط أداء شاشات العرض، والكاميرات والتقنيات الرسومية في الهواتف بمستوى أداء منظومة المعالجة المبتكرة SoC. وبالتزامن مع التطور المستمر للرقاقات، سيزداد غنى مجموعة الخواص التي تمتاز بها الهواتف الذكية بمرور الوقت.

وإلى أن تصل الترانزستورات إلى حجم الذرّة، سنستمر باكتشاف أساليب كفيلة بتقليص حجمها أكثر فأكثر. وفي الوقت الراهن، وضعت شركة تايوان لصناعة أشباه الموصلات المحدودة خارطة طريق للانتقال إلى المعالجات بتقنية 3nm. وتتطلع العديد من شركات التقنية نحو الانتقال إلى تقنية 7nm والاستفادة من أدائها المطوّر وكفاءتها في تشغيل مهام تتطلب المعالجة المكثفة، مثل الذكاء الاصطناعي، والواقع الافتراضي، والواقع المعزز، وأعباء العمل المستندة إلى تقنية بلوك تشين. وبالتزامن مع دخول معالجات 7nm من شركة تايوان لصناعة أشباه الموصلات المحدودة مرحلة الإنتاج في يونيو 2018، من المتوقع طرح الهواتف التي تعتمد على هذه المعالجات في السوق قريباً.
وقال ريتشارد يو، الرئيس التنفيذي لمجموعة هواوي لأعمال المستهلكين:
بصدد الكشف عن معالج كيرين 980 في معرض IFA في برلين، وسيكون أول معالج بتقنية 7nm متاح تجارياً في العالم. وسيستخدم المعالج كيرين 980 لتشغيل سلسلة هواتف Mate 20
وبحسب الشائعات، سيحتوي معالج كيرين 980 وحدة معالجة مركزية ثمانية النوى تتكون من أربع نوى A76 وأربعة أخرى من طرازA55، بحيث تعمل النوى الأكبر بسرعة 2.8 جيجاهرتز – وفي حال صحّة الشائعات، سيتألق المعالج كيرين 980 بأكثر وحدات المعالجة المركزية ARM CPU تطوراً من حيث تكوين النوى عند الإطلاق. ومن المرجح أن تتجه هواوي نحو وضع وحدة معالجة الرسوميات الخاصة بها في المعالج كيرين 980، وتقول الشائعات إنها ستكون أقوى بـ 1.5 مرة قياساً بوحدة المعالجة الرسومية أدرينو 630 في المعالج سنابدراجون 845. وليس هناك ما يدعو للاعتقاد أن هواوي بصدد إطلاق الرقاقة دون الاعتماد وحدة معالجة الرسوميات المُعززة GPU Turbo . وفيما يتعلق بوحدة المعالجة العصبية، تقول الإشاعات في السوق إن معالج كيرين 980 سيتضمن نسخة جديدة من المعالج المعزز بالذكاء الاصطناعي الذي يمتاز بأداء متطور ومحسّن للذكاء الاصطناعي.
وفيما لم يتم الإعلان رسميًا بعد عن مواصفات كيرين 980 ، يمكننا رسم تصوّر تقريبي عن أدائه عبر الاطلاع على الموقع الإلكتروني الرسمي لشركة تايوان لصناعة أشباه الموصلات المحدودة، والذي يشير إلى دور تقنية 7nm في تحسين سرعة المعالج بنسبة 20 بالمائة تقريباً، واستهلاك الطاقة بنسبة أقل بنحو 40% قياساً بنظيرتها 10nm.
وعلى خلفية المنافسة المحتدمة في سوق الهواتف الذكية، تظهر سامسونج وحيدة بين شركات التصنيع الكبرى الثلاث التي ما زالت عالقة في تقنية المعالجة 10nm، حيث أطلقت أحدث هواتفها جالاكسي نوت 9 مزوداً بمعالج سنابدراجون 845 مع تقنية 10nm. بينما يتسابق عملاقا القطاع الآخرين، هواوي وآبل، للانتقال إلى تقنية المعالجة 7nm في أحدث عروضهما. ويبدو السيد يو واثقاً للغاية من كيرين 980، وقال في مقابلة أجريت معه مؤخراً:
سيتخطى معالج كيرين 980 المنافسين بشكل واضح، الأمر الذي يمثل حتماً أخباراً رائعة لعشاق هواوي!
تمتاز هواوي بسجل حافل بخطوات تطوير رقاقات المعالجة. ومع كيرين 950، كانت هواوي أول شركة تطلق رقاقة بتقنية 16nm، والتي جاءت في وقت كانت فيه كوالكوم تصمم رقاقات معالجة بتقنية 20nm.
وبفضل دعم كوالكوم، واقتناع سامسونج بالشراكة معها، سيصبح هاتف هواوي التالي أفضل الهواتف التي تعمل بنظام التشغيل أندرويد في عام 2018. وسيتم إطلاق هاتف HUAWEI Mate 20 مع أول رقاقة بتقنية 7nm في العالم خلال أكتوبر المقبل – ولن يضطر المستهلكون للانتظار فترة أطول لتجربة قوة معالج الجيل التالي.