ישבנו לדו-שיח עם מי שידוע ככוכב הרוק של עולם המיקרו מעבדים, מר ג'ים קלר המוביל את הנדסת הסיליקון כיום באינטל לעתיד חדש ומעניין
הקדמה
ג'ים קלר (Jim Keller) הוא מהנדס סיליקון בעל מעל ל-30 שנות נסיון בתחום והובלת עולם המעבדים אל גבולות חדשים בשלל פרוייקטים בהם לקח חלק. לפני שעבד בטסלה, היה קלר סגן סמנכ"ל הנדסת ארכיטקטורה ב-AMD, שם הוביל את הפיתוח על ארכיטקטורת Zen. כמו כן, הוא גם החזיק בתואר סמנכ"ל ההנדסה של P.A Semi הנרכשה על ידי אפל ב-2008. קלר הוביל את פיתוח מעבדי Apple A4 אשר שומש במכשירי iPhone 4, כמו כן גם את מעבדי Apple A5.
באפריל של 2018 הצטרף קלר אל ראש ענקית השבבים אינטל והוא משמש כסמנכ"ל בחברה האחראי על הנדסת הסיליקון וארכיטקטורות העתיד הקרובות עליהן כבר החלנו לשמוע.
למערכת האתר ניתנה ההזדמנות הייחודית לשבת עם מר קלר לשיחה על מנת להבין טיפה לאן פניה של אינטל מועדות וקבל כמה רמזים לגבי מחשוב כיום ובעתיד הנראה.
את הראיון ערך ליאור מתתיהו, חבר צוות האתר הכותב חדשות וביקורות חומרה וטכנולוגיה מזה 11 שנים. הראיון נעשה באנגלית ותורגם לעברית. את צדדי הראיון מייצגות ראשי תיבות השם.
את הראיון ערכנו בבניין IDC9 של אינטל בחיפה, מקום בו בימים אלו שוקדים על מנת להביא לנו את החידושים והטכנולוגיות של הדור הבא עליהם שמענו בחודשים האחרונים.
———————————————
ל.מ: בוא ונחזור אחורה כמה חודשים ליום הארכיטקטורה אותו ערכה אינטל בדצמבר, יום מיוחד שאנחנו יודעים שנהפך לאירוע שנתי אצל אינטל. יום שכולו בעיקר התעסקות טכנית בנבכי הסיליקון מאשר באירועי עיתונאות אחרים כמו CES אם IDF. טוב לדעת שלאינטל יש יום טכני משלה לעניין הזה
ג.ק: העיתונאות הטכנית באמת רוצה לדעת כיצד דברים עובדים. יש הרבה שאלות נהדרות, וככל הידוע לי אין סיבה ממשית שלא להרחיב טכנית ולדבר על כל הפרטים הקטנים הללו. אתה לומד משהו (כעיתונאי) ואז אנחנו לומדים משהו, וזה כיף.
ל.מ: טכנולוגיית Foveros. אנחנו רואים את השינוי המשמעותי ביותר שבו ראינו איך סיליקון בנוי ועובד, אולי בעשורים האחרונים. מעולם לא ראינו שינוי כל כך דרמתי בהרכב מעבדים בין שני דורות שונים, שכולל סיליקונים אחד על השני בערימה. לפני כמה ימים שחררה אינטל סרטון המספר מעט יותר על מבנה המעבדים הללו, שם ראינו בקרים, ליבות ואפילו DRAM בחבילה בודדת. זו הפעם הראשונה שאנחנו רואים בעולם המחשוב הזה זיכרון DRAM שמהווה חלק מהחבילה עצמה. האם נראה זאת אחרת במעבדים שולחניים? מהי הגישה של אינטל לנושא המבנה בהתאמה לשוק?
ג.ק: בניה של מעבדים או ארכיטקטורה שלמה היא דבר מורכב, יש המון מרכיבים לדבר הזה. יש בקרים, רכיבי ליבות, יש זיכרון ברמות שונות ובמהירויות שונות. עם הכלים הללו ניתן לבנות מעבדים לשימושים שונים ולשווקים שונים. אפשר לבנות כאלו בעלי צריכת חשמל נמוכה, וכאלה גדולים משמעותית בעלי צריכה גבוהה.
יש מגוון רחב של מרכיבים. בכל דור איזה רכיב נועד לפתור אילו תקלות הוא דבר שמשתנה, כי זה תלוי בהיכן הבעיה נמצאת, מהו צוואר הבקבוק ומה מפסידים בשימוש ברכיבים הנבחרים למשימות אלו. ההגדרה של Foveros היא שישנן שתי שכבות סיליקון פעילות אשר מונחות אחת על גבי השניה. למוצר הראשון שנביא יש תכונות צריכת חשמל מאוד מעניינות כמו גם תביעת רגל יחודית. במוצר הזה ספציפית (כפי שמודגם בסרטון) ישנן שלוש שכבות סיליקון שכולן שונות אחת מהשניה וכולן מחוברות אחת לשניה. אמנם, אנחנו עובדים על הרבה מאוד דברים כרגע. אנחנו הולכים להשתמש בטכנולוגיה הזאת לפרויקטים שונים ומגוונים.
הסיבה שהחלטנו לספר על Foveros היא כי אנשים אמרו שאנחנו (אינטל) מסוגלים לעשות רק דבר אחד או אחר ספציפית, אך יש לנו כל כך הרבה דברים בהכנה כרגע. זו טכנולוגיה ממש מגניבה לשתף, אך היא הולכת להופיע במוצרים רבים כך שהיא לא מוגבלת לפי איך שרואים אותה כרגע, למוצרים בעלי צריכת חשמל נמוכה. במשך שנים רבות אנשים עבדו על מה שקרוי "IO רחב" וערימת DRAM אך יש בעיות טכניות. לעיתים מהנדסים רוצים להניח DRAM על הסיליקון אך זה לא עובד בשל חיווי קשה. פתרון ה-HBM הוא שלא לערום את הזיכרון על המעבד עצמו אלא בצמוד אליו עם גשר תעבורה. לכן אני חושב שהטכנולוגיה הזאת טובה מכל דבר שקדם לה.
ל.מ: סיליקון. אני יודע שהשאלה נשאלה מזה פעמים רבות בעבר ושאנליסטים ו-"מומחים" רבים טענו ועדיין טוענים שאנחנו מתקרבים לסוף חיי הסיליקון כמצע למיקרו מעבדים. כבר שמענו "14 ננומטר הוא לחלוטין הסוף", ואז שמענו ש-"10 ננומטר ו-7 ננומטר הם התחנה האחרונה". שמענו ש-"התעשיה נלחמת בחוקי הפיזיקה ושאחוזי הליבות התקינות פשוט יהיו נמוכים מדי ביצור", שזה לא הולך להתקדם בקצב רגיל בשנים האחרונות ושאנחנו חייבים לעבוד על מצע מעבדים חדש. אנחנו יודעים שאינטל השקיעה רבות במפעל 10 ננומטר בדרום, גם על השקעותיה לאחרונה במפעלי ה-7 ננומטר שבארה"ב. היכן אתה רואה את סיליקון כמצע מעבדים בעוד כמה שנים? האם אתה חושב שיש לסיליקון עוד מה לתת, או שמה כדאי שנגביר כתעשיה את המחקר לשימוש במצעים אחרים?
ג.ק: בוא נראה… אני נמצא בתעשיה הזאת… …סיימתי את לימודי בשנת 1980. איפשהו באמצע שנות השמונים שמעתי על חוק מור, ואז שמעתי את ההערכה שחוק מור הולך להסתיים בתוך 10 עד 15 שנים. משהו כמו 30 שנים מהקריירה שלי שמעתי שחוק מור עומד להסתיים בעוד כמה שנים. הציפיה לסוף תמיד צריכה להיות מספיק רחוקה כדי שלא נוכל לשער אותה בדיוק, אך לא רחוקה מדי כדי שלאף אחד לא יהיה אכפת. המרחק האפוקליפטי לתחזיות כאלה בדרך כלל נשאר סביב 10 שנים בשל הפסיכולוגיה האנושית.
כשאנשים חושבים על חוק מור הם חושבים בדרך כלל על כיווץ הליטוגרפיה. זה התחיל בכיווץ אופטי, ויש שינוי באורכי גל ועכשיו עושים גם EUV (בדומה להתליך 7 ננומטר של אינטל שבפיתוח כעת). ישנן שיטות רבות לשיפור תהליכי יצור ובעשור הקרוב לפחות הולכים להשתמש בשיטות אלו ונוספות, לפחות על סמך שנותי בתחום. לי אין דאגה בנושא, למרות שברור שהאתגר תמיד קיים.
למפעל TSMC יש מפת דרכים של 10 ו-7 ו-5 ננומטר, וגם לנו יש מפת דרכים משלנו עם 10 ננומטר ו-7 ננומטר וכו'. אנחנו בדרך כלל נותנים שם לליטוגרפיות שלנו בהשוואה לדור הבא של הליטוגרפיות האחרות ולכן ה-10 שלנו דומה יותר למאפייני ה-7 ננומטר האחרים שנמצאים בשוק. חשוב לנו שאנשים ידעו על האופטימיזציות שאנחנו עושים לתהליכי היצור שלנו. אנחנו מתעסקים יותר במהירות השבבים, אחרים יותר בצפיפות הטרנזיסטורים. השוק ממשיך לצעוד בקצב שלו. לעיתים הוא נע מהר יותר ולעיתים פחות.
בנוגע לשימוש בפחמן. לגרפן יש תכונות הולכת חום מדהימות בציר Y (רוחבית) אך לא כל כך בציר Z (אנכית). זה לא חומר זול כלל ובהחלט נעשה מחקר כשבדקנו אפשרות של שימוש ביריעות גרפן בין שכבות סיליקון, אך תמיד ישנו אתגר בכיוון השני של חיבור אנכי בין השכבות. ידוע לנו שבכל רגע יש המון מדענים ברחבי העולם שבוחנים אפשרויות נוספות וחומרים נוספים שיובילו את עולם המיקרו-מעבדים קדימה. ביום מן הימים כשזה יקרה, התקשורת תהיה מאוד מעורבת וכל העולם ידע.
צריך לזכור שטרנזיסטורים הם רכיבים בגובה כמה מאות אטומים בלבד. מצע הסיליקון הוא מעין מגש עליו מניחים את הדברים הללו אך הדגש העיקרי הוא בעיקר על הרכב המתכות של אותם טרנזיסטורים ועל תכונות ההולכה השונות שלהם. למוצרים מודרניים רבים אין את הדאגה למציאת מצע שונה. זו כמובן נקודה מעניינת לדעת מה יקרה אם אותו מצע היה עשוי מחומר אחר אך צריך לזכור את נוכחותו המוגבלת של הסיליקון בתהליך. האם ראית כמה דק מצע סיליקון למעבדים? מדובר בחומר כה דק עד שהולכת חום דרכו נעשית בקלות רבה מאוד. הדאגה שלי בעיקר היא הרכב המתכות, הדפוס שלהן והשערים עצמם. לדברים הללו אין תלוי קריטית כרגע למצע הסיליקון, ויש עוד הרבה לאן להתקדם בתחומים אלו.
ל.מ: אנחנו באמת שמחים לראות שאינטל השקיעה לאחרונה המון כסף ומשאבים השדרוג מפעלי היצור השונים כאן בארץ, בארה"ב ובאירלנד
ג.ק: אינטל כבר לא נמצאת במצב שבו היא מתכננת מוצר שלוש שנים יש טכנולוגיה חדשה להכל. לאחרונה אנחנו עם 14 ננומטר שהיא טכנולוגיה נהדרת, ואז 10 ננומטר ואז 7 אך נעשה שימוש בתהליכי היצור השונים למוצרים שונים בעת ובעונה אחת. באותו המפעל נוכל לשנות את פסי היצור, להוסיף חדשים ובעצם להפוך את כל מערך היצור לגמיש משמעותית. המפעלים תמיד ממשיכים ליצר כי תמיד יש דרישה. מפעל לא סוגר פסי יצור סתם כך. יש נקודות ביצועים שונות לתהליכי היצור השונים והם תמיד בדרישת שוק.
ל.מ: אחד הדברים שהפתיעו אותנו ביום הארכיטקטורה הוא הרכב המעבד של מה שיהפוך לימים ל-Sunny Cove (סדרת Ice Lake). אנחנו רואים שלרוב המפעלים יהיה חלק במוצרים החדשים הללו, ושלא רק מפעל אחד ייצר מוצר אחד. אנחנו מאמינים שאלו חדשות מעולות בנוגע לניצול משאבים כאשר חבילה אחת כוללת חתיכות סיליקון ממפעלים שונים. זה דבר שטרם ראינו במעבדים מהסוג הזה. תוכל להרחיב?
ג.ק: בהחלט, זה לחלוטין הולך לקרות. יש לנו מספר גדול של עיצובים עליהם עובדים באותו הזמן. יש מוצרים רבים אותם אפשר ליצר עם ורסטיליות שכזאת כמו בקרי רשת, מוצרי זיכרון וכו'. יש צוותים שלמים שתפקידם הוא לבצע התאמה של הסיליקון לפלח השוק המיועד עבור אותם מוצרים. יש מוצרים בסיסיים כמו ליבות גרפיות, בקרי אינטרנט וערכות שבבים, ואז יש את הצוותים שיוצרים את השבבים עצמם בדרך מאוד מסודרת, "יש לי את המעבד הראשי בתהליך הזה, ויש לי הבקר הספציפי ההוא בתהליך אחר שיוזיל עלויות" וזה אחד מהדברים שיוביל למוצרי העתיד ולרכיבי SoC (ר"ת System on chip) מתקדמים.
אתה הולך להביט במעבדי העתיד הללו ולהגיד "וואו, יש כאן מספר רב של תהליכי יצור וחלקים שונים כדי ליצור יחידת עיבוד אחת גדולה". זה שינוי ענק. תמיד היה מפעל אחד שמייצר שבב סיליקון שלם אחד, ואז זה התקדם לשניים כאשר היה אחד שיצר את ערכות השבבים בלוחות האם וכעת השדרוג הוא משמעותי למערכת.
ל.מ: אנחנו מתקדמים לקראת עשור חדש של יכולות עיבוד. עשיתי את המחקר שלי וראיתי שדעתך בנושא היא הולך להיות קצת פרוע בעולם הזה, ושאין אדם אחד שיודע בודאות כיצד עולם המעבדים הולך להראות במשך העשור הקרוב, לא בהקשר של טכנולוגיה ספציפית ולא בהקשר של טרנדים. ידוע לנו שחלק גדול באיך שהשוק יזוז יהיה בעיקר AI (אינטליגנציה מלאכותית), היכולת לאמן מכונות על רשתות נוירונים לצורך שלל שימושים. האם אתה חושב שגם בעולם המעבדים תחום ה-AI יכנס להילוך גבוה? האם AI יהיה חלק רציני מהשוק?
ג.ק: אם תסתכל במשך 20 השנים האחרונות, מליבה בודדת אל כמה ליבות עיבוד אל פיתוח תחום ה-AI. השוק התפתח בקצב שלו ובגלל הרצון בעוד מהירות ובעוד צרכי חישוב עולם המעבדים התפתח כה מהר. מנגד, יש את הצד התוכנתי שמשתמש בחומרה זאת על מנת לפתח רשתות ולבצע לימוד.
תבין שעד לא מזמין היינו רק בצעדי התינוק של עולם ה-AI, מה שקרוי חורף ה-AI ושרק לאחרונה התחלנו להתקדם בקצב מהיר באמת כאשר החלו דברים כמו זיהוי אלמנטים בתמונות עם רשתות הנוירונים הראשונות. רק לאחרונה כמות המשאבים, והאנשים והחומרה המוקדשת לעולם ה-AI מתחילים לצבור תאוצה.
AI הולך להיות חלק עצום מהתעשיה, והוא רק התחיל. אפשר להשתמש ברשתות נוירונים על מנת לבצע כל פעולה שיש בה אפשרות לשיפור או לטעות. כשאמרתי שזה הולך להיות פרוע, התכוונתי לזה במלוא מובן המילה. אינטל היא כבר שחקן מרכזי בתחום. חומרה שלנו קיימת ב-70% ממרכזי הפיתוח ועיבוד ה-AI.
ל.מ: אנחנו יודעים שקיימות ליבה גרפית היא דבר חשוב בכל קנה מידה לצרכן מלבד תחנות העבודה והשרתים השונים. אנחנו יודעים שמר ראג'ה קודורי (חטיבת ארכיטקטורה, גרפיקה ותוכנה באינטל) ואנשיו עובדים במלוא המרץ על החלק שלהם. אני יודע שבימים אלו ראג'ה מאוד עסוק בלספר לאנשים ברחבי העולם שאינטל לא רק מתחילה בעולם כרטיסי המסך, אלא שההתחלה תהיה אחת חזקה. הייתה לי הזכות לשחק קצת ולראות כיצד עובד ה-Hades Canyon NUC, מחשב מיני עוצמתי עם ליבה גרפית חזקה של Radeon לצד המעבד. אנחנו יודעים כמה חזק ונגיש פתרון כזה יכול להיות כאשר כולו יכול להגיע מאינטל. אתה, יותר מאנשים רבים אחרים כנראה מכיר בחשיבות של מעבד גרפי עוצמתי לצד מעבד ראשי תחת חבילה אחת שנמכרת כמעבד ראשי לצרכן. אנחנו מעריכים שבעתיד הקרוב נוכל לראות מוצרים שכאלה 100% תוצרת אינטל?
ג.ק: בהחלט. ראג'ה והצוותים עובדים בצורה סיסטמתית על מוצרי העתיד. הצד התוכנתי מקבל דגש משלו, ובקרוב גם הצד החומרתי יקבל שדרוגים בדמות יותר שטח במעבד שכן גם בפעולות שמחוץ למשחקים יש לליבה הגרפית שימושים רבים. מולטימדיה, AI ואפילו גלישה באינטרנט מונעים בצורה רצינית מכח גרפי זמין.
אנחנו מאמינים שעיבוד גרפי מתקדם הוא חלק בלתי נפרד ממה שהופך מעבד לשימושי עבור רבים. הרבה מהממשקים התוכנתיים היום מפיקים מליבה גרפית חזקה. רוב האנשים שמשתמשים היום במחשב, עם מעבד חזק ככל שיהיה מצפים לחוויה גרפית חזקה. אם לאנשים יש מחשבי גיימינג חזקים בבית הם לא רוצים לבוא לעבודה ולחוות איטיות וקרטועים.
ל.מ: קצת פחות בנוגע לאינטל וקצת יותר בנוגע אליך. הרבה אנשים צעירים יקראו את הראיון הזה. מה הטיפ שלך למישהו שרוצה להכנס לעולם הנדסת הסיליקון, או אולי עבודות מתקדמות שונות בעולם המיקרו בקרים ושבבים?
ג.ק: העצה שלי? שקודם יעבוד באינטל, כמובן. הנדסת שבבים היא דבר מאוד מגוון. יש לנו אנשים שעובדים בתכנות, יש לנו ארכיטקטים שמייצרים תוכנה, יש מכאניקרים שעובדים עם תוכנות CAD וסימולציה, עיצוב מעגלים, פיזיקה של תהליכי יצור… זה תחום מאוד רחב. מנסיוני, אנשים שבאמת מעוניינים באיך דברים עובדים ויש להם את הרצון לדעת יותר ולחקור ימצאו את דרכם לתעשיה.
אני הייתי מהנדס אלקטרוניקה עם התמחות בפיזיקה של מוליכים למחצה. אומרים שכדי להיות טוב, צריך להיות טוב בשני דברים וזה לחלוטין מרחיב לך את הדמיון. חשוב לשמור על תשוקה למקצוע ולעבוד עם אנשים אחרים שלהם תשוקה גם כן.
ל.מ: שאלה אחרונה – כמה בטחון יש לאינטל כשהיא מגיעה לשנת 2020 בהתחשב בתחרות ובמצב השוק? האם צרכנים צריכים להחזיק בארנקם ולהמתין, או שאולי לשקול את האפשרויות הקיימות כיום?
ג.ק: בכל שנה יש דברים חדשים, ובכל שנה רוצים לקנות דברים חדשים. הדברים שנספק השנה טובים, הדברים שנספק שנה הבאה יהיו עוד יותר. יש לנו בטחון רב במה שנביא לשוק בעתיד. שנה הבאה נראית נהדר
—————————————————
מערכת האתר מודה לאינטל ישראל על ההזדמנות להפגש עם מר קלר לשיחה המרתקת. אנו מצפים בכליון לראות את מה שיש למהנדס הבכיר ולצוותיו להציע בעתיד הקרוב. אנו כמובן נעקוב ונעדכן אתכם בכל הקשור למוצרים וטכנולוגיות אלו.
