කෘත්‍රිම බුද්ධියේ (AI) ශීඝ්‍ර වර්ධනයත් සමඟ තාක්ෂණික ලෝකය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වී ඇත. ChatGPT සහ Midjourney වැනි AI වේදිකා බලගන්වන අති නවීන චිප් (chips) නිෂ්පාදනය කරන්නේ ලොව ප්‍රමුඛතම අර්ධ සන්නායක (semiconductor) නිෂ්පාදන සමාගමක් වන තායිවානයේ TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) සමාගමය. නමුත් සිලිකන් වල භෞතික සීමාවන්ට අප ළඟා වෙමින් පවතින මේ මොහොතේ, ලොව ප්‍රධානතම චිප් නිෂ්පාදකයා සිය ඉදිරි ගමන සකසන්නේ කෙසේද?

TSMC හි හිටපු පර්යේෂණ සහ සංවර්ධන (R&D) අධ්‍යක්ෂවරයෙකු වන ආචාර්ය කොන්රාඩ් යන්ග් (Dr. Konrad Young) පවසන පරිදි, AI චිප් තාක්ෂණයේ අනාගතය රැඳී ඇත්තේ ට්‍රාන්සිස්ටර වඩාත් කුඩා කිරීම මත පමණක් නොව, එයින් ඔබ්බට ගිය නව තාක්ෂණයන් මතයි.

බාධකය: මුවර්ගේ නියමය (Moore’s Law) මන්දගාමී වීම

දශක ගණනාවක් පුරා අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය ඉදිරියට ගියේ මුවර්ගේ නියමයට අනුවය (එනම් සෑම වසර දෙකකට වරක් මයික්‍රොචිපයක ඇති ට්‍රාන්සිස්ටර ප්‍රමාණය දෙගුණ වන බවයි). TSMC සමාගම මෙම තරඟයේ පෙරමුණ ගනිමින් 3-nanometer (nm) සහ නුදුරේදීම 2nm දක්වා සිය නිර්මාණ කුඩා කිරීමට සමත් වී ඇත.

කෙසේ වෙතත්, දැන් අප පරමාණුක සීමාවන්ට (atomic limits) ළඟා වෙමින් සිටී.

• තාපය සහ කාන්දුවීම් (Heat and Leakage): ට්‍රාන්සිස්ටර අන්වීක්ෂීය මට්ටමට කුඩා වන විට, ඒවායින් නිකුත් වන තාපය පාලනය කිරීම සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන කාන්දුවීම (quantum tunneling) වැළැක්වීම ඉතා අපහසු මෙන්ම විශාල පිරිවැයක් දැරීමට සිදුවන කාර්යයකි.
• මතක සීමාව (The Memory Wall): AI ප්‍රොසෙසර (GPUs) ඉතා වේගයෙන් දත්ත සැකසුවද, වෙනත් මතක චිපයක (memory chip) සිට දත්ත ගෙන්වා ගැනීමට ගතවන කාලය නිසා ඒවායේ උපරිම වේගය සීමා වේ.
• ඉහළ නිෂ්පාදන පිරිවැය: අති නවීන, තනි විශාල චිපයක් (monolithic chip) නිර්මාණය කිරීම සහ නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා විශාල පිරිවැයක් දැරීමට සිදුවන අතර, එය දැරිය හැක්කේ ලොව දැවැන්තම තාක්ෂණික සමාගම් කිහිපයකට පමණි.

ආචාර්ය කොන්රාඩ් යන්ග්ගේ දැක්ම: නව මාවතකට පිවිසීම

TSMC සමාගමේ දියුණු තාක්ෂණික පර්යේෂණ වසර 20කට ආසන්න කාලයක් මෙහෙයවූ ආචාර්ය කොන්රාඩ් යන්ග් පෙන්වා දෙන්නේ කර්මාන්තය දැන් වෙනත් මාවතකට යොමු විය යුතු බවයි. මීළඟ පරම්පරාවේ AI සඳහා අවශ්‍ය දැවැන්ත පරිගණක බලය පවත්වා ගැනීම සඳහා, TSMC සමාගම මේ වන විට ඔවුන්ගේ ආයෝජනයන් ට්‍රාන්සිස්ටර කුඩා කිරීමේ සිට උසස් ඇසුරුම්කරණ තාක්ෂණයන් (advanced packaging) දක්වා වෙනස් කරමින් සිටී.

AI යුගයේදී වැදගත් වන්නේ තනි ප්‍රොසෙසරයක වේගය පමණක් නොව, විවිධ චිප් කිහිපයක් එකිනෙක අතර කොතරම් කාර්යක්ෂමව තොරතුරු හුවමාරු කරගන්නේද යන්නයි.

ට්‍රාන්සිස්ටර වලින් ඔබ්බට: TSMC හි නවීන තාක්ෂණයන්

මෙම භෞතික හා මූල්‍ය අභියෝග ජය ගැනීම සඳහා TSMC සමාගම ප්‍රධාන තාක්ෂණික ක්‍රමෝපායන් තුනක් භාවිතා කරයි:

1. Chiplets සහ Advanced Packaging

තනි විශාල හා මිල අධික චිපයක් නිෂ්පාදනය කරනවා වෙනුවට, කර්මාන්තය දැන් chiplets තාක්ෂණය වෙත යොමු වී ඇත.

• මෙමගින් පද්ධතියක විවිධ කොටස් (logic, memory, I/O) කුඩා චිප් ලෙස වෙන වෙනම නිෂ්පාදනය කළ හැක.
• මෙම කුඩා චිප් නිෂ්පාදනය කිරීමේ පිරිවැය අඩු අතර, නිෂ්පාදන දෝෂද අවම වේ.
• TSMC හි 3DFabric™ වැනි තාක්ෂණයන් හරහා මෙම කුඩා චිප් සියල්ලම එකම ප්‍රබල ප්‍රොසෙසරයක් ලෙස ක්‍රියා කරන පරිදි ඉතා සමීපව සම්බන්ධ කරනු ලබයි.

2. CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) තාක්ෂණය

වර්තමාන AI විප්ලවයේ රහස මෙයයි. මෙම තාක්ෂණය හරහා AI GPU එකක් සහ High Bandwidth Memory (HBM) එකිනෙකට ඉතා ආසන්නව කුඩා සිලිකන් තහඩුවක් (interposer) මත ස්ථාපනය කෙරේ.

• විශාල කලාප පළලක් (Massive Bandwidth): මතකය (memory), ප්‍රොසෙසරයට ඉතා ආසන්නයෙන් තැබීම හරහා දත්ත ගමන් කරන කාලය අඩුවී “මතක සීමාව” මඟහරවා ගත හැක.
• බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව (Energy Efficiency): දත්ත ගමන් කරන දුර කෙටි වීම නිසා, AI පුහුණු කිරීම් (training) වලදී විදුලි පරිභෝජනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වේ.

3. Silicon Photonics (සිලිකන් ෆොටෝනික්ස්)

සාම්ප්‍රදායික තඹ රැහැන් හරහා දත්ත යැවීමේ උපරිම වේග සීමාවට පැමිණ ඇති බැවින්, චිප් අතර දත්ත හුවමාරු කිරීම සඳහා විද්‍යුත් සංඥා වෙනුවට ආලෝකය (ලේසර්) භාවිතා කරන Silicon Photonics තාක්ෂණය සඳහා TSMC විශාල වශයෙන් ආයෝජනය කරයි.

• මෙමගින් තාපය පිටවීම අවම කරන අතර, දැවැන්ත AI සේවාදායක (servers) සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන අතිශය වේගවත් දත්ත හුවමාරුවක් ලබා දෙයි.

AI පරිගණකකරණයේ අනාගතය

AI චිප් විප්ලවය දැන් එහි දෙවන අදියරට පිවිසෙමින් සිටී. සාම්ප්‍රදායිකව ට්‍රාන්සිස්ටර කුඩා කිරීම (2nm සහ 1.4nm දක්වා) තවදුරටත් වැදගත් වුවද, අනාගතයේ දැවැන්තම තාක්ෂණික වර්ධනයක් සිදුවන්නේ චිප් එකලස් කරන, සම්බන්ධ කරන සහ ඇසුරුම් කරන (packaging) ආකාරය මතයි.

උසස් ඇසුරුම්කරණ තාක්ෂණයන් ජයගන්නා සමාගම් අනාගත කෘත්‍රිම බුද්ධි ලෝකය පාලනය කරනු ඇති බව ආචාර්ය කොන්රාඩ් යන්ග්ගේ අදහස් වලින් පැහැදිලි වේ. මෙම ට්‍රාන්සිස්ටර වලින් ඔබ්බට ගිය තාක්ෂණයන් සඳහා ආයෝජනය කිරීම හරහා, ගෝලීය තාක්ෂණික ආර්ථිකයේ අත්‍යවශ්‍යම කොඳු නාරටිය ලෙස තවදුරටත් රැඳී සිටීමට TSMC සමාගම සමත්ව ඇත.

අතිරේක දැනුම සඳහා: TSMC හි මෙම උපාය මාර්ගික වෙනස සහ AI අර්ධ සන්නායක තාක්ෂණයේ අනාගතය පිළිබඳ ආචාර්ය කොන්රාඩ් යන්ග් සමඟ කළ සම්පූර්ණ සාකච්ඡාව මෙම යූටියුබ් වීඩියෝවෙන් නැරඹිය හැක.

TSMC සමාගම සතු මෙම Advanced Packaging (උසස් ඇසුරුම්කරණ) ආධිපත්‍යය අභිබවා යාමට Intel සහ Samsung වැනි ප්‍රතිවාදී සමාගම්වලට අනාගතයේදී හැකිවනු ඇතැයි ඔබ සිතනවාද?