Huku PlayStation 5 na Xbox Series X zikitarajiwa kuwasili hivi karibuni, wengi wenu huko nje mnatazamia kufanya uboreshaji mkubwa. Uwezo ulioimarishwa kwa kiasi kikubwa wa consoles zote mbili, katika suala la uwezo wa CPU na GPU ni kwa sababu ya maunzi wanayotumia. Dashibodi zote mbili zimejengwa karibu na AMD SoCs za kawaida, zikichanganya cores za Zen 2 CPU na RDNA2 GPU kwa mrukaji wa kweli wa kizazi. Lakini silicon hii inatengenezwaje hasa? SoCs sio tu sehemu ambayo inaingizwa kwenye PlayStation yako au Xbox kwenye safu ya kusanyiko. Kuna kiasi kikubwa cha mawazo, juhudi, na kazi ambayo huenda katika kujenga kila chip. Hebu tuzame kwa kina na tuchunguze jinsi silicon ya console inatengenezwa.
Ni nani hasa hutengeneza silicon ya koni? Sio moja kwa moja kama unavyofikiria
Kabla hatujaingia kwenye jinsi ya kutengeneza, tuanze na nani. Nani hufanya SoCs moyoni mwa kila PlayStation 5 na Xbox Series X na Series S ambazo zinatoka kwenye mstari wa utengenezaji? Watengenezaji wa koni hawawajibiki. Si Sony wala Microsoft walio katika biashara ya kutengeneza semiconductor. Zote mbili ni sehemu za AMD, kwa hivyo unaweza kudhani kuwa AMD inatengeneza chipsi. Lakini hiyo pia si kweli kabisa. AMD ilikuwa na mwanzilishi wake wa silicon hadi miaka 8 iliyopita, wakati ilijitenga kabisa na GlobalFoundries. AMD ni kile kinachoitwa "fabless" silicon mtengenezaji. Hapana, hiyo sio ya kupendeza na makosa kadhaa ya kuandika. Watengenezaji wa fabless hawatengenezi chochote wenyewe. Watengenezaji wasio na umbo kama vile AMD, Qualcomm, NVIDIA, na chipsets za muundo wa Apple.
Wanafanya kazi ya uhandisi kuunda chip ambazo zinagonga utendakazi, bei, na malengo ya ufanisi. Kisha wanasaini majukumu ya utengenezaji kwa mwanzilishi wa silicon. TSMC ni mwanzilishi wa chaguo la AMD na, kama jina (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) linavyopendekeza, makao yake makuu yako Taiwan na waanzilishi kote ulimwenguni. TSMC ni mwanzilishi wa tatu kwa ukubwa duniani. Mbili kubwa zaidi, Intel na Samsung, zimeunganishwa kikamilifu minyororo ya usambazaji. Samsung, haswa, hufanya kila kitu kutoka kwa kujenga silicon hadi kuiweka kwenye simu zake.
Chips za AMD za nusu desturi ni kati ya maagizo makubwa zaidi ya sauti ambayo TSMC hushughulikia: Zaidi ya vitengo milioni 150 vya PlayStation 4 na Xbox One vimeuzwa katika kipindi cha miaka 7 iliyopita. Hiyo ni chipsi nyingi za AMD ambazo TSMC inatengeneza. Lakini kabla ya TSMC kuzunguka kujenga PlayStation 5 au Xbox Series X SoC, mchakato wa muundo unahitaji kutunzwa na, ulikisia, AMD.
Miundo ya chip isiyo maalum: kutumia ya zamani kwa njia mpya
APU zinazotumia PlayStation 5 na Xbox Series X ni chipsi za kawaida. Watengenezaji wote wawili wana historia ya kuweka neno hilo karibu. Lakini inamaanisha nini hasa?
Kubuni SoC maalum kabisa ni kazi kubwa. Inaweza kugharimu mamia ya mamilioni ya dola au hata zaidi. Unazungumza kuhusu kuunda msingi mpya wa CPU, GPU mpya, muunganisho wa I/O, na hata sehemu ndogo inayoshikilia kila kitu pamoja. Kama matokeo, watengenezaji wachache wa SoC hutengeneza chipsi maalum kabisa, mwisho hadi mwisho. Apple hufanya hivi na Tegra X1 Denver ya NVIDIA ni mfano mwingine, lakini SoCs maalum ni ubaguzi, sio sheria.
SoCs maalum huchukua miundo iliyopo ya chipu na kuiunganisha kwa njia mpya. Haya ndiyo tunayoona kwenye SoC kwenye PlayStation 5 na Xbox Series X. Sehemu hizi zote mbili zinaboresha muundo wa AMD wa Zen 2 CPU na RDNA2 GPU yake. Zen 2 tayari imetumika katika bidhaa za usafirishaji, ambazo ni CPU za watumiaji wa mfululizo wa Ryzen 3000 na safu zao za seva za EPYC Roma. RDNA2, kwa kusema kweli, bado haijaweza kufikia bidhaa ya usafirishaji. Lakini AMD's RX 6000 "Big Navi" GPU, ambayo imepangwa kuonyeshwa Oktoba 2020, inaweza kusambaza PlayStation 5 na Xbox Series X kama sehemu ya kwanza ya usafirishaji ya RDNA2.
Tofauti na CPU na GPU, SoC ni mfumo unaojitegemea kwenye chip, na kila kitu kimeunganishwa pamoja kwa mlo mmoja: GPU, CPU, substrate, I/O, na kumbukumbu zote zikiwa zimeunganishwa. Kwa sababu kuna sehemu chache zinazosonga, mara nyingi ni rahisi zaidi kuwa na TSMC ikutengenezee SoC, badala ya CPU tofauti na GPU.
Watengenezaji wa koni wana jukumu kubwa katika hatua hii katika kuamua juu ya aina ya SoC wanayotaka kujengwa. Mambo kadhaa yanahusika hapa. Saizi ya kufa - saizi ya kila chipu ya SoC - inahusiana moja kwa moja na gharama kwa kila kitengo. Kufa kubwa kunaweza kuchukua miundo mikubwa ya CPU na GPU, ambayo inamaanisha nguvu zaidi. Hata hivyo, hii pia inatafsiriwa kwa joto la juu na matumizi ya nguvu zaidi. Timu ya kubuni ya AMD hufanya kazi kwa kuzingatia mahitaji ya mtengenezaji wa kiweko ili kupata miundo ya kiweko maalum cha SoC inayolingana na matarajio ya mtengenezaji wa kiweko katika suala la utendakazi, gharama, saizi ya kufa na mahitaji ya nishati.
Mwanzilishi hutengeneza chipsi: kama hati za uchapishaji, isipokuwa ngumu zaidi
Mara tu muundo unapofungwa, mtengenezaji asiye na maandishi hufanya kazi na mwanzilishi (TSMC katika kesi hii) ili kutengeneza chipsi. Utengenezaji wa SoC ni kama uchapishaji, isipokuwa ngumu zaidi. AMD inashiriki muundo wao wa mzunguko kwa SoC na TSMC. Na, basi, kwa kutumia mchakato unaoitwa photolithografia, mwanzilishi huweka muundo huo, na mabilioni ya transistors kwenye kaki ya silicon. Doping, mchakato ambao uchafu unaobadilisha conductivity ya silicon, hutumiwa kuunda maeneo ya microscopic ya unipolarity, ambayo hujenga kwenye milango ya mantiki, na kisha ndani ya transistors. Mwanzilishi huchukua muundo wa saketi uliounganishwa sana, hadi transistors ambazo ni nanomita kote, na huichapisha kwenye silikoni kwa kutumia lithography. Kuendeleza mbinu za lithographic ni ghali sana. Zaidi ya hayo, mavuno si asilimia 100 - si kila faini huifanikisha kwa vipengele vyote kufanya kazi kikamilifu. Kwa pamoja, mambo haya na mengine huathiri gharama ya kila PlayStation 5 au Xbox Series X SoC.
Hitimisho: Kuweka chip kwenye koni
SoC, moyo unaopiga wa koni ambayo hufanya kazi yote, imetengenezwa na TSMC. Microsoft na Sony huweka chip za SoC kwenye chasi ya koni na kukusanya vifaa vingine, ikijumuisha uhifadhi na suluhisho la kupoeza. Weka yote pamoja na utapata koni ya kizazi cha tisa.
