TSMC، Nvidia و Microsoft: تاریخچه محاسبات مدرن و انقلاب هوش مصنوعی

مقدمه: از لبه ورشکستگی تا انقلاب هوش مصنوعی چگونه رخ داد؟

سفر فناوری از بحران ورشکستگی دهه ۱۹۹۰ تا سوپرچیپ RTX Spark N1X در سال ۲۰۲۶

فهرست مطالب: نجات و رهبری Nvidia، شراکت و درگیری با Microsoft، CUDA، Tensor Cores و NVLink، فناوری ۲ نانومتری و CoWoS شرکت TSMC و لپ‌تاپ‌های N1X سال ۲۰۲۶.

فصل ۱: بحران ورشکستگی دهه ۱۹۹۰ و مشکلی که Microsoft DirectX ایجاد کرد

در اواسط دهه ۱۹۹۰، Nvidia به دلیل تلاش برای ساخت گرافیک سه‌بعدی به روشی کاملاً متفاوت از سایر شرکت‌های کامپیوتری، به لبه ورشکستگی کشانده شد. همین بحران بزرگ به مهم‌ترین نقطه عطف تاریخ شرکت تبدیل شد.

۱. تراشه NV1 و فناوری Quadratic Texture Mapping (QTM) (مه ۱۹۹۵)

• فناوری: Nvidia که در سال ۱۹۹۳ توسط جنسن هوانگ، کریس مالاچوفسکی و کرتیس پریم تأسیس شد، اولین تراشه خود یعنی NV1 را در مه ۱۹۹۵ عرضه کرد.
• نحوه کار: به جای ساخت اشیا سه‌بعدی با مثلث‌های تخت مانند سایر شرکت‌ها، تراشه NV1 با روشی به نام Quadratic Texture Mapping (QTM) گرافیک را با سطوح خمیده چهارضلعی (quads) ترسیم می‌کرد.
• شکست تجاری: هرچند این فناوری که با داده کم اشکال خمیده می‌ساخت شگفت‌انگیز بود، برنامه‌نویسی آن برای سازندگان بازی بسیار دشوار بود. جز چند بازی Sega، پشتیبانی هیچ نرم‌افزار دیگری را به دست نیاورد.

۲. مشکل بزرگی که استانداردسازی DirectX 1.0 مایکروسافت ایجاد کرد (سپتامبر ۱۹۹۵)

در سپتامبر ۱۹۹۵، مایکروسافت نرم‌افزار DirectX 1.0 (Direct3D) را منتشر کرد تا بازی‌های کامپیوتری ویندوز ۹۵ را زیر یک استاندارد واحد بیاورد. در آن، مایکروسافت اعلام کرد که فقط رندر چندضلعی مبتنی بر مثلث (Triangle-based Polygon Rendering) استاندارد مشترک خواهد بود. از آنجا که Direct3D از سطوح خمیده پشتیبانی نمی‌کرد، بازی‌های جدید ویندوز روی تراشه NV1 کار نمی‌کردند و ترجمه نرم‌افزاری (Emulation) سرعت را هم به شدت کاهش می‌داد. وقتی تولیدکنندگان کامپیوتر سفارش‌ها را لغو کردند، فناوری Nvidia تنها در یک شب منسوخ شد.

۳. لغو تراشه NV2 و کمک ۵ میلیون دلاری Sega (۱۹۹۶)

• تصمیم دشوار: جنسن هوانگ تصمیم گرفت تراشه NV2 را که با فناوری سطوح خمیده برای کنسول Dreamcast سگا در حال توسعه بود، در میانه راه لغو کند.
• پول فقط برای ۳۰ روز: حتی پس از اخراج نیمی از کارکنان، Nvidia فقط حدود ۳۰ روز پول باقی داشت.
• بخشندگی مدیرعامل Sega: جنسن هوانگ به ژاپن رفت، با شویچیرو ایریماجیری، مدیرعامل Sega، دیدار کرد و صادقانه پذیرفت که NV2 راه اشتباهی است. او درخواست کرد حتی اگر قرارداد لغو شود، ۵ میلیون دلار باقی‌مانده پرداخت شود تا Nvidia زنده بماند. ایریماجیری پذیرفت و Nvidia را نجات داد.

۴. بازگشت با تراشه RIVA 128 (۱۹۹۷)

• با ۵ میلیون دلار Sega، Nvidia تراشه RIVA 128 (NV3) را مطابق فناوری مثلث Direct3D مایکروسافت در سخت‌افزار طراحی کرد.
• تراشه RIVA 128 که در سال ۱۹۹۷ عرضه شد، تنها در چهار ماه بیش از یک میلیون (1 Million) فروش کرد و Nvidia را از ورشکستگی نجات داد.

فصل ۲: سقوط 3dfx و ویژگی‌های رهبری جنسن هوانگ

۱. چگونه Nvidia از 3dfx پیشی گرفت

• طراحی همه‌کاره (RIVA 128): از آنجا که کارت‌های 3dfx Voodoo فقط برای سه‌بعدی کار می‌کردند، کاربران مجبور بودند کارت دوبعدی جداگانه بخرند. تراشه RIVA 128 هر دو را در یک تراشه ارائه داد.
• جنگ Glide در برابر DirectX: در حالی که 3dfx فقط به API اختصاصی Glide خود تکیه داشت، Nvidia از استانداردهای مشترک — DirectX مایکروسافت و OpenGL — حمایت کرد.
• اولین GPU جهان (GeForce 256، ۱۹۹۹): در اکتبر ۱۹۹۹، Nvidia تراشه GeForce 256 با قابلیت Hardware Transform and Lighting (T&L) را عرضه کرد و نام آن را "GPU" (Graphics Processing Unit) گذاشت. این کار بار محاسباتی CPU را کاهش داد و سرعت بازی را چند برابر افزایش داد.
• سرعت عرضه شش‌ماهه: با عرضه تراشه جدید هر شش ماه یک بار، Nvidia شرکت 3dfx را به ورشکستگی کشاند و در سال ۲۰۰۰ دارایی‌های آن را خرید.

۲. سبک رهبری جنسن هوانگ که از بحران زاده شد

• نگرش "۳۰ روز دیگر ورشکست می‌شویم": برای اینکه غرور موفقیت نیاید، فرهنگی از کار همیشه هوشیارانه ساخت.
• صداقت فکری در پذیرش اشتباهات (Intellectual Honesty): رها کردن فوری طرح‌های اشتباه و یادگیری از شکست‌ها بدون پنهان‌کاری به قانون مهم Nvidia تبدیل شد.
• اول شبیه‌سازی (Simulation First): روش آزمایش تراشه با صحت ۱۰۰٪ در شبیه‌ساز نرم‌افزاری پیش از تولید را دائمی کرد.
• سازمان تخت (Flat Organization): تیم‌های مدیریتی چندلایه را کاهش داد و ساختاری ساخت که در آن بیش از ۵۰ رهبر ارشد مستقیماً به او گزارش می‌دهند.

فصل ۳: تاریخچه شراکت و درگیری Nvidia و Microsoft (۱۹۹۵–۲۰۲۶)

فصل ۴: بنیان انقلاب مدرن هوش مصنوعی (CUDA، Tensor Cores و NVLink)

• نرم‌افزار CUDA (۲۰۰۶): CUDA راه استفاده از هزاران هسته GPU در محاسبات علمی و ریاضی از طریق زبان‌های C/C++ را بدون نیاز به دانستن زبان گرافیک گشود. در سال ۲۰۱۲، مدل هوش مصنوعی AlexNet با استفاده از CUDA روی دو کارت بازی Nvidia در مسابقه ImageNet پیروز شد — بذر انقلاب امروزی هوش مصنوعی کاشته شد.
• Tensor Cores: به جای ضرب فقط دو عدد مانند هسته‌های معمولی، یک جدول کامل اعداد (ماتریس) را همزمان ضرب می‌کنند و محاسبات هوش مصنوعی را با سرعت برق در دقت بیت پایین‌تر (FP8/FP4) تکمیل می‌کنند.
• NVLink و NVLink-C2C: در مراکز داده، NVLink صدها GPU را مستقیماً به هم متصل می‌کند تا مانند یک سوپرچیپ واحد کار کنند. در لپ‌تاپ‌های N1X، اتصال NVLink-C2C پردازنده ARM و گرافیک Blackwell را در همان یک تراشه به هم پیوند می‌دهد و حافظه یکپارچه ۱۲۸ گیگابایتی (Unified Memory) را برای هر دو مشترک می‌کند. به این ترتیب می‌توان مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی (LLMهای محلی) را بدون اینترنت اجرا کرد.

فصل ۵: تاریخچه و فناوری TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)

تایوان، پایتخت تراشه جهان: بیش از ۹۰٪ پیشرفته‌ترین تراشه‌های نیمه‌رسانای جهان را TSMC تولید می‌کند. همچنین در تایوان، UMC (تولید تراشه)، MediaTek (شرکتی که پردازنده ARM تراشه N1X را با Nvidia طراحی کرد)، Realtek، Novatek و شرکت بسته‌بندی تراشه ASE Technology نیز نقش مهمی دارند.

۱. نقاط عطف تاریخی TSMC (۱۹۸۷–۲۰۲۶)

• ۱۹۸۷ – تولد Pure-Play Foundry: TSMC در ۲۱ فوریه ۱۹۸۷ توسط موريس چانگ تأسیس شد. با ایجاد روش "بدون طراحی تراشه به نام خود، فقط تولید تراشه‌های طراحی‌شده توسط شرکت‌های دیگر"، بنیان رشد شرکت‌هایی مانند Nvidia، Apple، AMD و Qualcomm را گذاشت.
• ۱۹۹۷–۱۹۹۸ – شراکت با Nvidia: پس از موفقیت RIVA 128، TSMC نامه‌ای را که جنسن هوانگ نوشته بود پذیرفت و تولید تراشه‌های Nvidia را آغاز کرد.
• ۲۰۱۴–۲۰۱۸ – قرارداد اپل و سبقت از اینتل: پس از به دست آوردن تولید تراشه Apple A8 در سال ۲۰۱۴، TSMC با استفاده از دستگاه‌های لیتوگرافی EUV شرکت هلندی ASML در سال ۲۰۱۸ از اینتل سبقت گرفت و به بزرگترین تولیدکننده تراشه جهان تبدیل شد.
• ۲۰۲۰–۲۰۲۶ – گسترش جهانی ("سپر سیلیکون"): TSMC که به عنوان "سپر سیلیکون" تایوان عمل می‌کند، برای کاهش خطرات ژئوپلیتیک در آمریکا (آریزونا)، ژاپن (کوماموتو) و آلمان (درسدن) کارخانه‌های جدید می‌سازد.

۲. فناوری‌های ۲ نانومتری (N2) و CoWoS شرکت TSMC

• ترانزیستورهای نانوشییت ۲ نانومتری (N2): به جای طراحی قدیمی FinFET، TSMC از فناوری Gate-All-Around (Nanosheet) استفاده می‌کند که مسیر جریان برق را از چهار طرف احاطه می‌کند. این کار نشت برق را کاهش می‌دهد و ۱۰–۱۵٪ سرعت بیشتر و ۲۵–۳۰٪ مصرف برق کمتر نسبت به تراشه‌های ۳ نانومتری فراهم می‌کند.
• CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate): فناوری بسته‌بندی سه‌بعدی که تراشه‌های جداگانه مانند پردازنده ARM، گرافیک Blackwell و حافظه پرسرعت را نزدیک به هم روی یک بستر سیلیکونی نازک به نام silicon interposer می‌چیند و آن‌ها را به صورت یک تراشه متحد می‌کند. دلیل سرعت فوق‌العاده تراشه Nvidia N1X همین است.

فصل ۶: لپ‌تاپ‌های RTX Spark N1X ویندوز ۱۱ در سال ۲۰۲۶

تراشه Nvidia N1X در ۱۶ اکتبر ۲۰۲۶ به‌طور اختصاصی فقط برای رایانه‌های ویندوز ۱۱ به بازار آمد (روی کامپیوترهای مک کار نمی‌کند؛ برای کاربران لینوکس WSL توصیه می‌شود). در ادامه جزئیات مدل‌های اصلی با پردازنده ARM بیست‌هسته‌ای، گرافیک Blackwell با ۶٬۱۴۴ هسته و حافظه تا ۱۲۸ گیگابایت (با قیمت‌های بازار استرالیا) آمده است:

Read more articles