ভোক্তা গ্রেড থেকে মহাকাশ গ্রেড পর্যন্ত, চিপসের মধ্যে পার্থক্য কী?

চিপগুলির গ্রেড বিভাগটি আসলে চিপ প্রয়োগের পরিবেশের কঠোরতার বিভাজন। আমাদের সাধারণ চিপগুলি সাধারণত চারটি বিভাগে বিভক্ত, বেসামরিক গ্রেড (ভোক্তা গ্রেড), শিল্প গ্রেড, স্বয়ংচালিত গ্রেড এবং সামরিক গ্রেড (এরোস্পেস গ্রেড)। বর্তমানে, সর্বোচ্চ স্পেসিফিকেশন চিপ যা আমরা অ্যাক্সেস করতে পারি তা হল গাড়ির স্পেসিফিকেশন চিপ। ভোক্তা-গ্রেড চিপগুলির সাথে তুলনা করে, স্বয়ংচালিত-গ্রেড চিপগুলি আরও চরম তাপমাত্রা এবং ব্যবহারের পরিবেশ সহ্য করতে পারে।

যেহেতু মিলিটারি-গ্রেড এবং কার-গ্রেড চিপগুলি এত শক্তিশালী, সমস্ত চিপগুলিকে যতটা সম্ভব উচ্চ-গ্রেডের চিপগুলির মান পূরণ করতে যথেষ্ট হবে না?

চিপ গ্রেডিং এত সহজ নয়। এটি আসলে সার্কিট ডিজাইন, উত্পাদন প্রক্রিয়া এবং চিপগুলির চূড়ান্ত প্যাকেজিং এবং পরীক্ষার সম্পূর্ণ প্রক্রিয়া জড়িত। উচ্চ-মানের চিপগুলি অন্যান্য স্তরের পরিবেশের জন্য উপযুক্ত নাও হতে পারে। প্রথমত, উচ্চতর স্পেসিফিকেশন সহ চিপগুলি প্রায়শই উচ্চমূল্য বোঝায়, এবং অসম্ভব প্রয়োগের পরিস্থিতিগুলির জন্য অর্থ প্রদান করা চিপগুলির ব্যয়-কার্যকারিতা হ্রাস করবে। তদুপরি, এটি এমন নয় যে চিপের স্তর যত বেশি হবে, প্রক্রিয়াকরণের গতি তত দ্রুত হবে। কখনও কখনও চিপ পারফরম্যান্সের কিছু অংশ উৎসর্গ করবে যাতে বিশেষ অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতির মুখে ক্র্যাশ না হয়।

সহজভাবে বলতে গেলে, রিডানডেন্সি ডিজাইন হল রিসোর্স ইনভেস্টমেন্ট বাড়ানোর বিনিময়ে চিপের নির্ভরযোগ্যতা বাড়ানো।

চিপে অপ্রয়োজনীয় সার্কিটের অস্তিত্ব নষ্ট নয়, কারণ বিশেষ পরিস্থিতিতে ডাউনটাইম হওয়ার সম্ভাবনা কমাতে অজানা কাজের মুখোমুখি হওয়ার সময় চিপটিকে সম্পূর্ণরূপে প্রস্তুত করতে হবে। চিপ ডিজাইন বিশেষজ্ঞরা অপ্রয়োজনীয় সার্কিটরি ব্যাখ্যা করেন: "প্রসেসর এবং মেমরির মধ্যে পর্যাপ্ত বাফারিং থাকার জন্য আমরা সিস্টেমটিকে এমনভাবে সাজাতে পারি যাতে মেমরি সর্বোচ্চ লোড করা হয় এবং প্রসেসর এবং মেমরি লেটেন্সির মধ্যে সর্বাধিক লেনদেন প্রবাহ থাকলেও প্রসেসর অনেক লেনদেন সংক্রান্ত সমস্যা কভার করতে পারে।" কিছু অপ্রয়োজনীয় ক্যাশে বড় আকারের সমান্তরাল কাজগুলি প্রক্রিয়া করার সময় মেমরি ওভারফ্লো হলে ক্র্যাশ প্রতিরোধ করতে পারে। উপরন্তু, একই প্রভাব মেমরি রিডানডেন্সি ডিজাইনের জন্যও অর্জন করা যেতে পারে।

অবশ্যই, অপ্রয়োজনীয় সার্কিট ডিজাইন করা একটি সাধারণ কপি এবং পেস্ট নয়। উদাহরণস্বরূপ, চিপ ফ্যাক্টরি কিছু প্রক্রিয়াকরণ প্রক্রিয়ায় প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা মার্জিন বাড়াতে পারে, যেমন উপরে উল্লিখিত অপ্রয়োজনীয় মেমরি এবং ক্যাশে, যা চিপকে বাফার টাইমিং সমস্যা এবং সময়মত সম্ভাব্য পরিবর্তনগুলি মোকাবেলা করার অনুমতি দেয়; অপ্রয়োজনীয়তাও ঐচ্ছিক হতে পারে একটি পরিপক্ক আইপি কোর, যদিও এটি অগত্যা দ্রুততম কম্পিউটিং গতি নয়, নির্ভরযোগ্যতা সর্বাধিক করতে পারে; অপ্রয়োজনীয়তা প্রসেসরকে নির্দিষ্ট অ্যালগরিদম গণনা করার সময় একটি দক্ষ কৌশলের পরিবর্তে একটি স্থিতিশীল কৌশল গ্রহণ করার অনুমতি দিতে পারে, যতটা সম্ভব গণনার ত্রুটির কারণে সৃষ্ট ক্ষতি এড়িয়ে চলুন।

সাধারণভাবে, অপ্রয়োজনীয়তা অপ্রয়োজনীয় নয়। শিল্পে স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিং ক্ষেত্রের প্রকৌশলীরা উল্লেখ করেছেন: "ডিজাইনের অনেক দিক হল নিয়মের নিয়ম। তারা একটি টাইমিং বাফার প্রদানের জন্য 30% মার্জিন চাইতে পারে। এটি শারীরিক নকশার সম্মুখীন হওয়া অস্বাভাবিক পরিস্থিতিগুলি পরিচালনা করতে পারে। এটি এই মার্জিনটি কোনওভাবেই অপচয় নয়, শারীরিক নকশা বা প্রক্রিয়াগত জটিল সমস্যাগুলির জন্য বীমার মতো।"

মোনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের একটি টুকরা অবশেষে আমাদের ব্যবহারের জন্য একটি চিপ হয়ে উঠার আগে, এটিকে ডিজাইন, উত্পাদন, প্যাকেজিং, পরীক্ষা এবং অন্যান্য লিঙ্কগুলির মধ্য দিয়ে যেতে হবে। প্যাকেজিংয়ের অন্যতম প্রধান উদ্দেশ্য হল বাহ্যিক পরিবেশ থেকে ভিতরের ভঙ্গুর ডাইকে রক্ষা করা।

একটি উদাহরণ হিসাবে মহাকাশ-গ্রেড চিপ নিন। সাধারণ ভোক্তা-গ্রেড চিপগুলি প্লাস্টিকের প্যাকেজগুলি ব্যবহার করে পর্যাপ্ত সুরক্ষা অর্জন করতে পারে, যখন মহাকাশ-গ্রেডের চিপগুলি প্রায়শই সিরামিক বা ধাতুতে প্যাকেজ করা হয় এবং প্যাকেজটি মহাজাগতিক রশ্মি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা পরিবেশকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য পিতলের একটি স্তর দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়। বিকিরণ দ্বারা সৃষ্ট গৌণ প্রভাব কমাতে, প্যাকেজিংয়ের সময় একটি বিশেষ গ্যাসও ভরা হয়।

বর্তমানে, গাড়ির স্পেসিফিকেশন লেভেল হল সর্বোচ্চ স্পেসিফিকেশন চিপ যা গ্রাহকরা দেখতে পারেন। যানবাহন প্রবিধানের প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করে, এটির অপারেটিং তাপমাত্রা -40 ডিগ্রি থেকে 125 ডিগ্রি পর্যন্ত পৌঁছানোর প্রয়োজন, এবং এটি বাজ-প্রুফ, আর্দ্রতা-প্রমাণ এবং শক-প্রুফ হওয়াও প্রয়োজন৷ অতএব, গাড়ি-গ্রেড চিপগুলিকে প্যাকেজিংয়ের সময় তাপ অপচয় এবং সিল করার সমস্যাগুলি বিবেচনা করতে হয়। বর্তমানে, বেশিরভাগ স্বয়ংচালিত চিপগুলি এসআইপি-তে প্যাকেজ করা হয়। উচ্চ কম্পিউটিং স্থায়িত্ব প্রয়োজন এমন বেশিরভাগ মডিউল প্যাকেজিং সুরক্ষার জন্য একত্রিত হয়। একই সময়ে, বিভিন্ন মডিউলের মধ্যে যোগাযোগের দূরত্ব হ্রাস পায় এবং ডেটা ট্রান্সমিশনের সময় প্রভাবিত হওয়ার সম্ভাবনা হ্রাস পায়।

প্রকৃতপক্ষে, এটি একটি শিল্প-গ্রেড, স্বয়ংচালিত-গ্রেড বা সামরিক মহাকাশ-গ্রেড চিপই হোক না কেন, প্রাথমিক পর্যায়ে একাধিক রাউন্ড প্রস্তুতির পরে, কঠোর নির্বাচন এবং পরীক্ষা শেষ করতে হবে। প্রতিটি গ্রেডের চিপগুলি চিপ প্রস্তুতকারকদের দ্বারা উত্পাদিত হয় না এবং স্ব-সিল করা হয় এবং প্রাসঙ্গিক দেশীয় বিভাগগুলির অনুমোদনের পরে গ্রেডগুলি নির্ধারণ করা প্রয়োজন৷

বর্তমানে, চিপগুলি মোটামুটিভাবে চারটি গ্রেডে বিভক্ত, ভোক্তা গ্রেড, ইন্ডাস্ট্রিয়াল গ্রেড, অটোমোটিভ গ্রেড এবং মিলিটারি (অ্যারোস্পেস) গ্রেড। বিভিন্ন গ্রেড এবং স্পেসিফিকেশনের চিপগুলির ডিজাইন থেকে প্যাকেজিং এবং টেস্টিং পর্যায়ে বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং ব্যবহারের পরিস্থিতিও বেশ ভিন্ন। সাধারণভাবে, চিপের স্পেসিফিকেশন যত বেশি হবে, চিপের রিডানডেন্সি ডিজাইন তত বেশি হবে, প্যাকেজ তত শক্ত হবে এবং পরীক্ষার প্রক্রিয়া তত বেশি জটিল এবং কঠোর হবে৷