Ми живемо в епоху мікрочипів, яка обіцяє промислову революцію, що принесе штучний інтелект майже в усі сфери людської діяльності, пише Джордж Ґілдер у Wall Street Journal. За його словами, прикладом цієї епохи є компанія Nvidia Corp. Її ринкова капіталізація близько 5 трильйонів доларів робить її найдорожчою компанією у світі. Засновник і генеральний директор Nvidia Дженсен Хуанг вразив аудиторію на конференції компанії з питань штучного інтелекту, що відбулася минулого тижня у Вашингтоні. У своїй програмній промові Хуанг детально розповів про досягнення чипів Nvidia. Він подякував президенту Трампу за повернення виробництва чипів з Азії до США та за енергетичну політику, що дає змогу випускати в Штатах AI-мікрочипи.
Новітні чипи Nvidia переважно запаяні у пластикові корпуси і нагадують мураху чи жука з мідними дротами-"ніжками". Кожен містить до 208 мільярдів транзисторних ключів і коштує близько 30 000 доларів. Революційний прорив полягає в тому, що ці чипи для дата-центрів більше не працюють автономно, як центральний процесор у вашому ноутбуці. Об'єднані тисячами і навіть мільйонами в дата-центрах, вони функціонують як єдиний "гіпермасштабний" комп'ютер, а їхню колективну обчислювальну роботу позначають як AI. Найпотужніший у світі дата-центр – Colossus 2 у Мемфісі, штат Теннессі, рушій xAI Ілона Маска. Як джерело для Grok і безпілотних авто, Colossus 2 інтегрує, за оцінками, приблизно мільйон чипів Nvidia в один гігантський комп'ютер.
Як зазначає Джордж Ґілдер, "чип" настільки полонив уяву нашої доби, що навіть творці нових пристроїв називають його потенційного наступника "гігантським чипом" або "суперчипом". Новий пристрій, по суті, є протилежністю мікрочипу: без окремих процесорів чи пам'яті у пластикових корпусах із дротовими "ніжками".
Уряд США вважає чипи життєво важливими і стратегічними. Закон про чипи 2022 року (CHIPS Act) виділив понад 200 млрд доларів на підтримку виробництва чипів у Сполучених Штатах та недопущення його до Китаю. Мікрочипи формують зовнішню політику США від Нідерландів, де базується провідний виробник обладнання для виготовлення чипів ASML до Тайваню з його потужною Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC). На частку TSMC припадає понад 95% передових чипів, що використовуються у смартфонах та іншому високотехнологічному обладнанні.
Відрізавши китайський ринок чипів, за словами автора, промислова політика США ускладнила становище американських виробників обладнання для виготовлення пластин wafer-scale (тонка кругла пластина-напівпровідник, на якій фотолітографією виготовляють десятки або сотні кристалів мікросхем, а потім розрізають на окремі чипи), не загальмувавши водночас підйом Китаю. На тлі протекціоністських заходів, запущених приблизно у 2020 році, виробництво капітального напівпровідникового обладнання в Китаї зростає на 30-40% щороку, тоді як у США – десь на 10% щороку.
Ці зміни відлунюють ефект від заборони США у травні 2019 року та пізніше на телеком-обладнання китайського гіганта Huawei. Заборона зменшила продажі американських компаній для Huawei на 33 млрд доларів у 2021-2024 роках, тоді як глобальна частка ринку Huawei зросла, розповідає Джордж Ґілдер.
На його думку, промислова політика й протекціонізм майже завжди підтримують індустрії-"динозаври", що стоять на межі застарівання. У цьому сенсі Закон про мікросхеми і пов'язані з ним заборони та тарифи нічим не відрізняються від субсидій на етанол у бензині чи цукрові буряки в Луїзіані, або нинішніх субсидій на видобуток рідкоземів у той час, коли рідкоземельні елементи вже вигідно добувають з електронних відходів за новою технологією, розробленою в Університеті Райса. Усі ці спроби "порятунку" виробництва мікрочипів у США відбуваються на тлі очевидних ознак завершення епохи мікрочипів.
Ці ознаки видно у вишуканій фізиці ключової машини, яка визначає й обмежує розмір і щільність чипів. Дехто називає її "екстремальною машиною". Остання версія від ASML виконує високоапертурну екстремально-ультрафіолетову літографію (high-NA EUV). Якщо ви не з Китаю, "екстремальну машину" можна купити приблизно за 380 млн доларів. Досі продано близько 44 екземплярів. Вона приїжджає у близько 250 ящиках і потребує сотень вузькоспеціалізованих інженерів та приблизно пів року на інсталяцію. Директор із досліджень IBM Даріо Гіл називає її "найскладнішою машиною у світі".
Екстремальна машина – це свого роду камера. Вона проєктує світлові візерунки на "плівки" або "фоторезисти" на поверхні 12-дюймових кремнієвих пластин крізь кварцово-хромову фотомаску з кресленням чипа.
Усе в екстремальній машині підпорядковано збіжності фізичних законів та інженерних обмежень, яку підсумовує поняття "межа ретикла". Ретикл (фотомаска для проєктування шару схеми) визначає розмір кристалів, а розмір кристала своєю чергою визначає дискретність обчислень ШІ. Тож "межа ретикла" встановлює, скільки графічних процесорів, здебільшого від Nvidia, доводиться з'єднувати для виконання певного завдання ШІ. Понад певну межу у приблизно 800 мм² закони оптики та швидкості світла унеможливлюють більші проєкти, зазначає Джордж Ґілдер.
Наслідки "межі ретикла" видно в дедалі більшій складності гігантських дата-центрів у стилі Nvidia. Результатом менших, щільніших кристалів та чипсетів, кожен з яких має власне складне пакування, є зростання потреби у фінальному "повторному збиранні" обчислень для узгодженого результату. Обчислення спершу доводиться розподіляти між великою кількістю кристалів, а тоді зводити докупи. Це створює більші накладні витрати на комунікації між кристалами, вимагаючи дедалі складніших корпусів, дедалі більшої кількості провідників і волоконно-оптичних з'єднань.
Невблаганний наслідок "межі ретикла" – кінець ери окремих чипів. Що далі? На думку Джорджа Ґілдера, далі буде модель інтеграції у масштабі пластини, яка взагалі оминає чипи. Ілон Маск упроваджував цю ідею в Tesla у розформованому проєкті Dojo. Ця ініціатива була відтворена як DensityAI.
Компанія Cerebras з Пало-Алто у Каліфорнії застосувала цю концепцію у своїй кремнієвій пластині WSE-3. WSE-3 має близько чотирьох трильйонів транзисторів – у 14 разів більше, ніж чип Nvidia Blackwell, і у 7 тисяч разів більшу пропускну здатність пам'яті. Компанія записала пам'ять безпосередньо на пластині, а не винесла її на віддалені кристали і чипсети у лабіринтах HBM (високопропускної пам'яті). Далі вона скомпонувала 16 таких мегачипів-пластин, зменшивши дата-центр до невеликої коробки з 64 трлн транзисторів.
Над повноцінним "wafer-scale-майбутнім" працює Девід Лам, засновник Lam Research Corp., третього у світі виробника обладнання для виготовлення пластин. У 2010 році Лам заснував Multibeam Corp., яка створила установку багатостовпчикової електронно-променевої літографії. Технологія дозволяє обійти "межу ретикла". Multibeam вже продемонструвала здатність наносити написи на 8-дюймові пластини. Отже, жодних чипів! Без Китаю! (І навіть без Тайваню.) Без складного пакування у Філіппінах чи Шеньчжені.
Настає постмікрочипна ера – з дата-центрами у вигляді коробок з процесорами розміром із мікросхему. Лідером у цій сфері має стати Америка, а не Китай, завершує статтю Джордж Ґілдер.
Джерело: Wall Street Journal
