بزرگنمايي:

نسیم گیلان -
بزرگ‌ترین چیپ پردازشی دنیا در ابعاد یک کیبورد معرفی شد 3
٠
٠
زومیت / شرکت سریبرِزسیستم در گردهمایی سالانه‌ی هات‌چیپس، بزرگ‌ترین چیپ پردازشی یادگیری عمیق را با 400 هزار هسته و 18 گیگابایت حافظه‌ی داخلی و 9 پِتابایت پهنای باند رونمایی کرد.
هرچند چیپ پردازشی یادگیری عمیق با 400 هزار هسته و 18 گیگابایت حافظه‌ی داخلی و 9 پِتابایت پهنای باند را داخل کامپیوتر شخصی نخواهید دید، مثالی است خیره‌کننده از طرزفکر پردازنده‌سازان وقتی نوبت به طراحی چیپ‌های یادگیری عمیق برای افزایش سرعت سرورها می‌رسد. شاید به پردازنده‌هایی که به‌راحتی کف دستتان جا می‌شوند، عادت کرده‌ باشید؛ ولی شرکت سریبرِزسیستم (Cerebras Systems) توانسته بزرگ‌ترین چیپ دنیا را به بزرگی یک کیبورد طراحی و این اَبرپردازنده را در کنفرانس سالانه‌ی هات‌چیپس (Hot Chips) دانشگاه استنفورد رونمایی کند.
درحالی‌که بزرگ‌ترین پردازنده‌ی گرافیکی 21.1 میلیارد ترانزیستور و مساحتی حدود 815 میلی‌مترمربع دارد، چیپ این شرکت 1.2 تریلیون ترانزیستور است و 46 هزار و 225 میلی‌مترمربع مساحت دارد؛ چیپی مربعی‌شکل با ابعاد تقریبی 20 در 23 سانتی‌متر و آن‌قدر بزرگ که تصاویرش را درکنار یک کیبورد به مقایسه گذاشته‌اند.
این چیپ برای کامپیوتر شخصی طراحی نشده، اما آیا واقعا حقیقی است؟ سریبرِزسیستم می‌گوید نه‌تنها حقیقی است؛ بلکه هم‌اکنون در سرور یکی از مشتریان مشغول کار است. باوجوداین، از ارائه‌ی توضیحاتی همچون قیمت تمام‌شده خودداری کرده است. نکته‌ی جالب اینکه چیپ را با استفاده از فناوری نسبتا قدیمی 16 نانومتری TSMC ساخته‌اند.
سیلیکون به مساحت 46 هزار و 225 میلی‌مترمربع
1.2 تریلیون ترانزیستور
400 هزار هسته‌ی بهینه برای یادگیری عمیق
18 گیگابایت حافظه‌ی روی چیپ
پهنای باند 9 پتابایت‌بر‌ثانیه
پهنای باند داخلی 100 پتابیت‌بر‌ثانیه
پردازش 16 نانومتری TSMC
سریبرِزسیستم این چیپ را برای یادگیری عمیق طراحی کرده که این روزها بار پردازشی غالب مراکز داده را به‌خود اختصاص داده است. آن‌ها چیپ خود را «پیاده‌سازی شبکه‌ی عصبی در مقیاس ویفری» توصیف می‌کنند که توانسته به‌صورتی اساسی، منطق و ارتباطات و حافظه را داخل قطعه‌ی سیلیکون واحد دسته‌بندی کند. ساخت چنین چیپی هزینه‌بر است؛ اما این شرکت معتقد است اتصالات روی چیپ در مقایسه با ساخت و اتصال مستقل هسته‌ها، سریع‌تر و ارزان‌تر است.
هرچند اندازه‌ی این چیپ واقعا عجیب به‌نظر می‌رسد، توجه کنید پردازنده‌ی ایتانیوم اینتل با کدرمز McKinely و 221 میلیون ترانزیستور نیز در سال 2002 بسیار عظیم به‌نظر می‌رسید و در مقایسه‌ی این چیپ با 56 برابر مساحت، 5 هزار برابر ترانزیستور بیشتری دارد. حتی Power9 بعدی IBM که در همین کنفرانس معرفی شد، فقط 8 میلیارد ترانزیستور دارد.
ساخت چیپی با این ابعاد، مشکلات بزرگی هم خواهد داشت که فرایند تولید و راهکارهای خنک‌‌کاری، تنها بخشی از آن‌ها است. علاوه‌برآن، ساخت بی‌نقص چیپ در چنین ابعادی تقریبا ناممکن است و سریبرِزسیستم نیز همچون تولیدکنندگان دیگر که تعداد مشخصی از چیپ‌های خراب روی ویفر را دور می‌اندازند، از این قاعده مستثنی نیست. به همین منظور، آن‌ها با تخمین مقدار خرابی‌ها، هسته‌های پردازشی بیشتری در طراحی هر ویفر در نظر می‌گیرند. البته، این شرکت از تعداد دقیقی سخن به‌میان نیاورده است؛ اما درمجموع، بیش از 400 هزار هسته روی هر ویفر قرار دارد. شبکه‌ی اتصالات داخلی این سیلیکون هر هسته را به‌نحوی به هسته‌های دیگر متصل می‌کند که درصورت خرابی یکی از هسته‌ها، بتوان آن را دور زد.
شان لای، طراح سابق چیپ و مدیر راهکارهای مرتبط با سرورهای مراکز داده شرکت‌های SeaMicro و AMD می‌گوید:
برخلاف تصور، طراحی چیپ به‌صورت یک ویفر یکپارچه از هزینه‌های تولید می‌کاهد، زیرا تنها با یک چیپ سروکار دارید و با صرف هزینه و انرژی کمتر، تمامی آن را یکجا دراختیار خواهید داشت.
خنک‌کاری چنین چیپ غول‌آسایی به چیزی بیش از یک هیت‌سینک و فن نیاز دارد. شرکت سریبرِزسیستم می‌گوید آن‌ها از راهکار خنک‌کاری اختصاصی خود شامل پلاک فلزی چسبیده به بالای سیلیکون و تعدادی لوله‌های عمودی آب برای خنک‌کاری مستقیم چیپ استفاده کرده‌اند. ازآنجاکه این چیپ بسیار بزرگ‌تر از آن است که بتوان داخل پیکره‌بندی‌های متداول جا داد، آن‌ها دوباره از طراحی اختصاصی خودشان استفاده کرده‌اند که شامل ترکیبی از مدار PCB، ویفر، رابط بین آن‌ها و پلاک خنک‌کاری است.
تاکنون چیپ‌های بسیاری در گردهمایی هات‌چیپس معرفی شده‌اند که پس‌از‌آن، دیگر خبری از آن‌ها شنیده نشد. سریبرِزسیستم هم احتمالا به این سرنوشت دچار خواهد شد و چنین چیزی را نه در کامپیوترهای شخصی خواهید دید و نه در بین سرورها عمر درازی خواهد داشت. بااین‌حال، جذابیت کنفرانس هات‌چیپس در این است که دقیقا نمی‌دانید قرار است با چه چیزهایی مواجه شوید و این چیپ حقیقتا محصول جالبی بود.