(Especial) Os CPUs da AMD e Intel estão a chegar ao limite? E agora?

Sabe como são feitos os processadores que dão vida ao seu PC desktop ou portátil? É que a produção utiliza uma matéria-prima que provavelmente não associa a nada disto: a areia! Ao fim ao cabo, é a partir da transformação desta que obtemos o silício, que posteriormente é purificado e transformado num bloco.

No entanto, apesar de todas as potencialidades deste material, os processadores baseados em silício estão a chegar ao seu limite! O que levanta a questão… Como é que a Intel e AMD irão continuar a sua guerra? Como é que irão melhorar a performance e eficiência dos seus produtos no futuro?

Os CPUs da AMD e Intel estão a chegar ao limite? E agora?

Portanto, antes de mais nada, é preciso saber o que é a Lei de Moore! Algo que tem sido quase como um mapa para a indústria. Afinal, até 1965, ninguém tinha ideia como o hardware iria evoluir. Isto até Gordon E. Moore fazer a sua profecia, dizendo que o número de transístores num chip teria de aumentar 100%, pelo mesmo custo, de 18 em 18 meses. Uma profecia que rapidamente se tornou lei.

No entanto, nem esta lei tem uma garantia vitalícia… É que a Lei de Moore está a morrer aos poucos! Os designers de CPUs já não são capazes de manter este ritmo de evolução, como podemos ver pelo recente caso da Intel, que está presa nos 14nm há vários anos, com imensa dificuldade no salto para os 10nm e posteriores 7nm. Sabe porquê? Porque os custos na miniaturização estão cada vez mais altos, implicando também maiores ciclos de desenvolvimento. Além disto, os novos nós de produção também apresentam mais falhas, que por sua vez resultam em yields mais baixos.

Devido a todas estas dificuldades, existem algumas soluções em desenvolvimento!

Chiplets

Primeiramente, temos a estratégia da AMD! Ao contrário da Intel, que ainda tenta criar uma casa a partir de um único bloco gigante de cimento (chips grandes = mais defeitos = maior custo de produção).

A AMD prefere produzir um chip tipo ‘lego’, onde se montam vários componentes, em vez de criar tudo a partir de um único bloco. Desta maneira, não só é possível retirar componentes com defeito sem perder toda a unidade, como também é possível retirar o controlador I/O da die principal, tornando o CPU muito mais pequeno e barato de produzir. (O controlador I/O conta com as interfaces DRAM, PCIe e PHY).

Caso não saiba, esta é a atual estratégia da AMD, que desta forma mete núcleos Zen 2 produzidos a 7nm, no mesmo pacote onde também podemos encontrar um controlador I/O de 14nm.

Chips ‘Node-Agnostic’

Além dos Chiplets, uma das soluções em cima da mesa é basicamente esquecer os nós mais recentes e mais poderosos, para levar os designs para processos mais antigos mas mais maduros. Sendo basicamente aquilo que a Intel está a fazer. Por isso é que apesar dos 10nm já estarem mais ou menos prontos para produção, a gigante continua a apostar nos 14nm para os seus processadores desktop e de servidores.

É que apesar dos 10nm serem mais eficientes, ainda não estão maduros o suficiente para chegar às frequências que a Intel quer. Por isso, a fabricante decidiu fazer ‘backport’ a designs arquiteturais pertencentes aos 10nm, para os produzir a 14nm. Desta forma, talvez seja possível concorrer com tudo aquilo que a AMD tem apresentado no mercado. Ou talvez não… Vamos ter de esperar para ver.

Aumentar os núcleos de processamento (CPU) 

Uma das grandes soluções é o aumento do número de núcleos, sendo esta a grande aposta da AMD nos últimos anos, mais notavelmente desde o lançamento dos primeiros Ryzen. Afinal de contas, a AMD foi a responsável pela morte do ‘Quad-Core’. Algo que basicamente arruinou todo o planeamento da Intel.

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Não é por acaso que a AMD já conta com processadores com 16 núcleos e 32 threads no mercado tradicional de consumo. A fabricante sabe que a Intel ainda não consegue responder nesta vertente. E na verdade, não ficaria impressionado de ver processadores para o mercado de consumo tradicional com ainda mais núcleos em 2021, com a gama Ryzen 4000, baseada na arquitetura Zen 3.

Parece ser uma estratégia vencedora, visto que a Intel tentou meter mais 2 núcleos na atual arquitetura, e viu-se imediatamente num mundo problemas quanto ao TDP da nova gama.

Empilhamento

A solução pode passar pelo 3D. Ou seja, em vez de produzir chips 2D planares. É possível que o futuro nos traga empilhamento de componentes dentro do mesmo pacote. Ao juntar no mesmo pacotes dies de 10nm, 22nm, etc… Com pontes capazes de comunicar a alta velocidade devido à proximidade de todos os componentes no mesmo chip.

É possível que esta tecnologia seja o futuro de vários componentes, como a memória DRAM e HBM.

Conclusão

Apesar do Silício estar a chegar ao seu limite, é muito provável que não vá desaparecer num futuro muito próximo. O limite não é igual a potencial máximo!

Assim, vamos começar a ver designs mais avançados e mais eficientes de chips, com núcleos especializados (CPU/GPU, Neuromorphic, etc…)

Vamos também ver melhorias na produção, com a introdução de novos materiais. (NanoSheets, Interconnects, Dielectrics, Metal Gate). Um excelente exemplo disto é o Intel Foveros. (Intel’s Interconnected Future: Combining Chiplets, EMIB, and Foveros)

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