Muito antes de os processadores em escala de wafer serem associados a aceleradores de IA e chips ultragrandes, Gene Amdahl já estava tentando transformar um wafer de silício inteiro em um único processador.
Quando lançou a Trilogy Systems Corp. com seu filho Carl, ele já havia provado que poderia desafiar o gigante da indústria em sua área. Os executivos da Trilogy acreditavam que sua reputação estava em jogo, e a empresa buscava financiamento em uma escala incomum no início dos anos 1980.
Na edição de 18 de julho de 1983, InfoMundo relatou que Amdahl apresentou publicamente um “protótipo de uma nova tecnologia de semicondutores que ele espera que mais uma vez se torne um assassino gigante”. O artigo descreveu o plano ousado da Trilogy: integração em escala de wafer.
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O processador é o wafer
Em vez de cortar o wafer em centenas de chips individuais, a Trilogy pretendia usar o próprio wafer como processador.
“Baseado em uma tecnologia ainda não comprovada”, InfoMundo ele escreveu, a empresa estava tentando construir uma nova geração usando wafers de 2½ polegadas quadradas. Cada “macrochip” conteria o circuito equivalente a 100 chips convencionais.
As metas de desempenho foram impressionantes. A Trilogy planejava construir um supercomputador que superasse os sistemas IBM mais rápidos da época, ocupando “apenas 10% do espaço” e reduzindo os preços da IBM em até 30%. Isto não foi uma melhoria incremental, mas um desafio direto aos pressupostos de design da indústria de semicondutores.
Na época, a fabricação de chips dependia de redundância por meio de volume. Os fabricantes gravaram centenas de matrizes idênticas no wafer porque os erros eram inevitáveis.
A ideia de produzir um chip gigante parecia imprudente. Bunda InfoMundo conforme explicou, a fabricação do silício era tão sensível que mesmo a contaminação microscópica poderia danificar os circuitos, exigindo condições extremas de sala limpa.
A trilogia virou essa lógica de cabeça para baixo. Em vez de aceitar os erros como desperdício, a empresa planejou projetar em torno deles.
Com uma área de superfície maior, o chip pode incluir circuitos adicionais capazes de se reconfigurar em torno de regiões danificadas.
Amdahl chamou esse conceito de “redundância”, dando ao macrochip uma melhor chance de funcionar apesar das falhas.
A ideia era técnica e comercialmente ambiciosa. Amdahl disse que a Trilogy construiria um protótipo de computador usando apenas 40 macrochips.
Se for bem sucedido, entregará cerca de 32 milhões de instruções por segundo, colocando-o à frente de alguns sistemas IBM em desenvolvimento. Nas entrevistas citadas InfoMundoAmdahl sugeriu que o sistema poderia ser comparado ao supercomputador Cray-1.
Um computador verdadeiramente pessoal
A expansão se estendeu além dos mainframes. o analista Bob Simko disse InfoMundo a integração em escala de wafer poderia levar os fabricantes de chips “um passo mais perto do mercado final”, e Amdahl sugeriu que a tecnologia poderia chegar aos computadores desktop.
“A tecnologia poderia ser aplicada a um computador pessoal”, disse ele. “Seria realmente um computador pessoal!”
Em 1983, essa ideia era quase absurda. O IBM PC foi lançado recentemente e a computação pessoal permaneceu modesta em comparação com a potência do mainframe. Ainda assim, a visão de Amdahl era clara: compactar o desempenho da classe de supercomputadores em sistemas menores por meio da integração radical do silício.
Nos bastidores, a Trilogia estava sendo construída de forma agressiva. A empresa planejou contratar centenas de engenheiros, considerou a produção no exterior e enfatizou a produção em volume desde o início. Essa escala mostrou quão seriamente Amdahl aproveitou a oportunidade: o objetivo não era um experimento de laboratório, mas uma nova plataforma de computação.
Trilogia trava e queima
A realidade foi inevitavelmente mais dura. A integração em escala de wafer foi muito mais difícil de comercializar do que a Trilogy previu. A empresa queimou enormes somas de capital na prossecução do seu design, mas nunca implementou o produto avançado que prometia.
Em 1985, a Trilogy concordou, em princípio, com uma fusão com a Elxsi, um fabricante de computadores menor, que mais tarde adquiriu em uma reestruturação que marcou o fim da Trilogy como um desafiante independente em escala de wafer.
A visão original de macrochips grandes e monolíticos impulsionando uma nova classe de supercomputadores desapareceu do mercado durante décadas.
No entanto, as ideias básicas eram voltadas para o futuro. Projetar tolerância a falhas diretamente no silício, tratar o wafer como uma única unidade computacional e alcançar densidade de desempenho extrema ecoa todas as abordagens modernas vistas nos grandes chips de IA atuais.
O que era impraticável no início da década de 1980 é agora uma estratégia de engenharia aceita. Empresas como a Cerebras demonstraram que processadores em escala de wafer podem ser fabricados e implantados em escala, alimentando cargas de trabalho modernas de IA com chips que abrangem quase todo um wafer de silício.
O conceito descrito por Amdahl em 1983 – tratar o wafer como um processador e construir redundância diretamente nele – tornou-se uma arquitetura comercial viável, embora o ecossistema de tecnologia e fabricação tenha levado décadas para amadurecer.
Em retrospecto, a história da Trilogy parece um fracasso e mais como uma prévia do futuro que chegará muito em breve. O ecossistema de semicondutores, a precisão da fabricação e a demanda do mercado simplesmente não estavam preparados para o que Amdahl imaginou.
“O silício é agora a plataforma”, disse o analista Bob Simko no original InfoMundo o artigo Quatro décadas depois, essa afirmação é profética. Os processadores modernos em escala de wafer finalmente oferecem a densidade computacional que Amdahl imaginou, validando uma visão que permaneceu adormecida por anos.
Antes de os gigantes da era da IA de hoje adotarem o design em escala de wafer, Gene Amdahl já havia esboçado o projeto, apostando que um pedaço gigante de silício poderia mudar a economia da própria computação.
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