آرم Neoverse CSS N4 را معرفی کرد؛ ۱۲۸ هسته با فناوری ۳ نانومتری TSMC

آرم از Neoverse CSS N4 به‌عنوان نسل جدید پلتفرم محاسباتی خود برای طراحی پردازنده‌های سرور و دیتاسنتر رونمایی کرده است. این پلتفرم می‌تواند در هر Die از ۸ تا ۱۲۸ هسته Neoverse N4 را در خود جای دهد و فرکانس آن در برخی پیکربندی‌ها به ۳.۸ گیگاهرتز می‌رسد. پشتیبانی از حافظه LPDDR6، رابط PCIe 7.0 و طراحی‌های چندچیپلتی از دیگر ویژگی‌های مهم نسل جدید هستند.

گزارش‌های فنی منتشرشده درباره این پلتفرم همچنین استفاده از فرایند ساخت N3P شرکت TSMC را مطرح کرده‌اند؛ نسخه بهینه‌شده‌ای از فناوری ساخت ۳ نانومتری TSMC که برای دستیابی به تراکم و بهره‌وری انرژی بالاتر در تراشه‌های پیشرفته طراحی شده است.

Arm Neoverse CSS N4 چیست؟

Neoverse CSS N4 را نباید با یک پردازنده آماده مانند محصولات Ryzen، Core یا حتی یک CPU سرور قابل خرید اشتباه گرفت. CSS مخفف Compute Subsystem است و آرم از طریق آن مجموعه‌ای از هسته‌های پردازشی، سیستم حافظه، کش، ارتباطات و رابط‌های ورودی و خروجی را به‌صورت از پیش یکپارچه و اعتبارسنجی‌شده در اختیار شرکت‌هایی قرار می‌دهد که قصد طراحی تراشه اختصاصی دارند.

به همین دلیل سازندگان می‌توانند تعداد هسته‌ها، اندازه کش، نوع حافظه، اتصالات شتاب‌دهنده‌ها و برخی دیگر از قسمت‌های تراشه را متناسب با کاربرد خود تنظیم کنند. هدف آرم این است که شرکت‌ها به جای طراحی تمام بخش‌های یک پردازنده سرور از ابتدا، از CSS به‌عنوان نقطه شروع استفاده کنند و سریع‌تر به یک تراشه قابل تولید برسند.

این رویکرد در سال‌های اخیر اهمیت بیشتری پیدا کرده است؛ زیرا شرکت‌های بزرگ حوزه کلاد و هوش مصنوعی بیش از گذشته به سمت طراحی پردازنده‌های اختصاصی برای دیتاسنترهای خود حرکت کرده‌اند.

حداکثر ۱۲۸ هسته Neoverse N4 در هر Die

یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های Arm Neoverse CSS N4 امکان انتخاب بین ۸ تا ۱۲۸ هسته پردازشی در هر Die است. آرم حداکثر فرکانس قابل پشتیبانی را نیز ۳.۸ گیگاهرتز اعلام کرده است، هرچند این رقم به معنی کار کردن تمام پیکربندی‌های ۱۲۸ هسته‌ای با فرکانس ۳.۸ گیگاهرتز نیست و فرکانس نهایی به طراحی تراشه، محدودیت توان و سیستم خنک‌کننده بستگی خواهد داشت.

هر هسته می‌تواند تا ۲ مگابایت کش L2 داشته باشد و ظرفیت کش سطح سوم یا System Level Cache در هر Die به حداکثر ۲۵۶ مگابایت می‌رسد. پیکربندی‌های چندچیپلتی نیز امکان عبور از محدودیت ۱۲۸ هسته در سطح کل سیستم را فراهم می‌کنند.

وجود تعداد زیاد هسته الزاماً با هدف ثبت رکورد در عملکرد تک‌هسته‌ای انجام نشده است. خانواده N از Neoverse بیشتر برای دستیابی به تعادل میان توان پردازشی، تراکم هسته و مصرف انرژی در حجم بالای پردازش‌های هم‌زمان طراحی می‌شود؛ ویژگی‌ای که برای سرورهای ابری و زیرساخت‌های بزرگ اهمیت زیادی دارد.

فناوری ۳ نانومتری TSMC چه اهمیتی دارد؟

براساس اطلاعات منتشرشده درباره Neoverse CSS N4، پیاده‌سازی مرجع این پلتفرم از فرایند TSMC N3P استفاده می‌کند. N3P یکی از نسخه‌های تکامل‌یافته خانواده ۳ نانومتری TSMC محسوب می‌شود.

استفاده از فرایند ساخت پیشرفته‌تر به طراحان اجازه می‌دهد تعداد بیشتری ترانزیستور و هسته پردازشی را در فضای محدود قرار دهند و هم‌زمان برای بهبود عملکرد به ازای هر وات تلاش کنند. این موضوع در دیتاسنترها اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا محدودیت برق و خنک‌سازی به یکی از چالش‌های اصلی توسعه زیرساخت‌های هوش مصنوعی تبدیل شده است.

با این حال، کوچک‌تر شدن لیتوگرافی به‌تنهایی تضمین‌کننده افزایش عملکرد نیست. معماری هسته، سیستم کش، پهنای باند حافظه، فرکانس و محدودیت توان نیز تأثیر مستقیمی روی عملکرد واقعی یک پردازنده مبتنی بر N4 خواهند داشت.

پشتیبانی از LPDDR6 و PCIe 7.0

تغییرات Neoverse CSS N4 فقط به تعداد هسته‌ها محدود نمی‌شود. آرم این پلتفرم را به نسل جدید فناوری‌های حافظه و ارتباطی نیز مجهز کرده است.

CSS N4 اولین Neoverse CSS سری N محسوب می‌شود که از LPDDR6 پشتیبانی می‌کند و در عین حال امکان استفاده از DDR5 نیز وجود دارد. افزایش پهنای باند حافظه برای پردازنده‌هایی با تعداد زیاد هسته اهمیت زیادی دارد؛ زیرا در غیر این صورت هسته‌ها برای دسترسی به داده با محدودیت پهنای باند مواجه خواهند شد.

در بخش ارتباطات نیز پشتیبانی از PCIe Gen 6 و PCIe Gen 7 در نظر گرفته شده و یک طراحی می‌تواند تا ۱۲۸ مسیر PCIe داشته باشد. CXL 4.0 نیز برای ارتباط با حافظه و سایر اجزای سیستم پشتیبانی می‌شود.

وجود چنین پهنای باندی خصوصاً در سرورهای هوش مصنوعی اهمیت دارد؛ جایی که CPU باید با تعداد زیادی GPU، شتاب‌دهنده هوش مصنوعی، کارت شبکه پرسرعت و تجهیزات ذخیره‌سازی ارتباط برقرار کند.

Neoverse CSS N4 چقدر از نسل قبل سریع‌تر است؟

آرم ادعا می‌کند Neoverse CSS N4 در مقایسه با Neoverse CSS N3 می‌تواند تا دو برابر عملکرد در سطح سوکت ارائه دهد. همچنین این شرکت از افزایش عملکرد به ازای هر وات تا ۱.۲۵ برابر و افزایش پهنای باند حافظه تا ۱.۷۵ برابر صحبت می‌کند.

این اعداد در حال حاضر باید به‌عنوان ادعای رسمی آرم در نظر گرفته شوند، نه نتیجه بنچمارک مستقل. هنوز پردازنده‌های تجاری متنوع مبتنی بر N4 در دسترس نیستند تا عملکرد واقعی آن‌ها در سناریوهای مختلف با پردازنده‌های سرور AMD، Intel یا نسل‌های قبلی Arm مقایسه شود.

همچنین افزایش دو برابری عملکرد سوکت لزوماً به معنی دو برابر شدن سرعت هر هسته نیست. افزایش تعداد هسته‌ها، پهنای باند حافظه و دیگر تغییرات پلتفرم همگی می‌توانند در نتیجه نهایی مؤثر باشند.

چرا آرم N4 را برای دیتاسنترهای هوش مصنوعی طراحی کرده است؟

رشد هوش مصنوعی باعث نشده CPU از دیتاسنترها کنار گذاشته شود. حتی در سرورهایی که بخش اصلی محاسبات هوش مصنوعی روی GPU یا شتاب‌دهنده‌های اختصاصی اجرا می‌شود، CPU وظایف متعددی مانند مدیریت سرویس‌ها، انتقال داده، شبکه، ذخیره‌سازی و هماهنگ کردن شتاب‌دهنده‌ها را بر عهده دارد.

این نیاز در سیستم‌های Agentic AI می‌تواند بیشتر نیز شود. عامل‌های هوش مصنوعی علاوه بر اجرای مدل، ممکن است به پایگاه داده متصل شوند، ابزار اجرا کنند، اطلاعات بازیابی کنند و هم‌زمان با سرویس‌ها و عامل‌های دیگر در ارتباط باشند. آرم N4 را مشخصاً با توجه به افزایش این نوع بارهای کاری طراحی کرده است.

پشتیبانی از تعداد زیاد هسته، حافظه پرسرعت و تعداد بالای مسیرهای PCIe باعث می‌شود CSS N4 علاوه بر CPUهای سرور، پایه مناسبی برای طراحی DPUها و دیگر تراشه‌های تخصصی زیرساخت شبکه و هوش مصنوعی باشد.

آیا پردازنده‌های Neoverse N4 مستقیماً وارد بازار می‌شوند؟

معرفی Neoverse CSS N4 به این معنی نیست که به‌زودی پردازنده‌ای با نام «Arm Neoverse N4» در فروشگاه‌ها عرضه خواهد شد. آرم این فناوری را در اختیار سازندگان تراشه و ارائه‌دهندگان زیرساخت قرار می‌دهد و آن شرکت‌ها می‌توانند پردازنده‌های اختصاصی خود را بر مبنای آن تولید کنند.

به همین دلیل فاصله‌ای میان معرفی پلتفرم و عرضه نخستین محصولات تجاری مبتنی بر آن وجود خواهد داشت. در زمان معرفی CSS N4 نیز هنوز فهرست مشخصی از اولین پردازنده‌های تجاری مبتنی بر این نسل اعلام نشده بود.

برای کاربران کامپیوترهای شخصی، اهمیت این خبر بیشتر از جنبه روند صنعت پردازنده است. گسترش معماری Arm در سرورها و حرکت سریع‌تر به سمت PCIe 7، حافظه‌های نسل جدید و معماری‌های چیپلتی می‌تواند در سال‌های آینده روی بخش‌های دیگر بازار سخت‌افزار نیز تأثیر بگذارد.

نتیجه‌گیری

Arm Neoverse CSS N4 یک پردازنده معمولی برای بازار مصرف‌کننده نیست، بلکه بستری برای ساخت نسل بعدی تراشه‌های سرور و زیرساخت هوش مصنوعی است. امکان استفاده از حداکثر ۱۲۸ هسته در هر Die، فرکانس تا ۳.۸ گیگاهرتز، LPDDR6، PCIe 7.0 و طراحی چندچیپلتی نشان می‌دهد آرم تمرکز زیادی روی افزایش تراکم محاسباتی و پهنای باند دیتاسنترهای آینده دارد.

در عین حال، اعداد عملکردی فعلی عمدتاً براساس اطلاعات خود آرم هستند و قضاوت درباره جایگاه واقعی N4 در برابر پردازنده‌های سرور AMD و Intel باید تا عرضه تراشه‌های تجاری و انتشار بنچمارک‌های مستقل منتظر بماند.