Le Die Shrink expliqué

Les unités centrales de traitement (CPU) deviennent constamment plus petites et plus denses, ce qui se traduit par plus de puissance et d’efficacité. Depuis la sortie du premier processeur Pentium d’Intel, qui utilisait un procédé de fabrication de 0,8 micromètre (μm), la taille globale des CPU a considérablement diminué. Les fractions de micromètre ont été la taille standard des puces pendant une décennie. Puis, avec la sortie de la deuxième itération du processeur Intel Pentium III, on est passé au nanomètre (nm), qui correspond à 1/1000 de la taille d’un micromètre. Le processeur lui-même a fini par utiliser un rétrécissement de filière d’à peine 180 nm.

Le terme rétrécissement de filière, également appelé rétrécissement optique ou rétrécissement de processus, fait référence à la mise à l’échelle des dispositifs à semi-conducteurs, plus précisément des transistors. « Rétrécir une filière » consiste à créer un circuit identique en utilisant des procédés de fabrication avancés qui impliquent généralement un nœud lithographique avancé. Depuis la sortie du processeur Intel Pentium III, le nanomètre continue d’être la taille actuelle de tous les transistors de CPU.

Tailles actuelles des puces

Pour fournir un exemple concret, nous allons comparer les transistors de CPU à une mèche de cheveux humains en utilisant l’image ci-dessus. La mèche la plus épaisse de l’image est un cheveu humain et la plus petite est un filament de carbone de 6 μm. Nous avons mentionné précédemment que le premier processeur Pentium d’Intel utilisait des transistors de 0,8 μm, ce qui est plus petit que le filament de carbone de 6 μm et est considéré comme grand dans les normes actuelles de microarchitecture des CPU. Le standard actuel proposé par Intel et AMD est de 14 nanomètres (nm). N’oubliez pas qu’un nanomètre correspond à 1/1000 de la taille d’un micromètre, ce qui le rend nettement plus petit que le filament de carbone. La microarchitecture 14 nm d’Intel s’appelle Kaby Lake et comprend les processeurs de la série 7000 « 7e génération ». Kaby Lake devait à l’origine être un rétrécissement de la matrice, mais en raison de la quantité croissante d’obstacles qui se présentent lorsqu’il s’agit de traiter des tailles continuellement décroissantes, Kaby Lake a plutôt été optimisé au niveau de 14 nm.

L’avenir des microarchitectures de CPU

Malgré les luttes auxquelles sont confrontés Intel et AMD pour maintenir le rythme de doublement du nombre de transistors tous les deux ans, des progrès continuent d’être réalisés, bien qu’à un rythme légèrement plus lent que ce qui était possible auparavant. Intel était connu pour avoir créé le calendrier de sortie « tic-tac » pour la microarchitecture de ses processeurs. La partie « tic » du calendrier correspondait à un rétrécissement de la matrice et la partie « tac » à une toute nouvelle microarchitecture. Intel est maintenant passé au modèle « process-architecture-optimisation » qui introduit essentiellement une deuxième version d’optimisation afin de disposer de plus de temps pour réduire davantage la matrice du processeur.

Grâce aux améliorations des techniques de lithographie, les CPU de 10 nm sont en route. Pour vraiment apprécier la taille de 10 nm, il faut la comparer à celle d’une seule chaîne de protéines. La microarchitecture Cannonlake en 10 nm d’Intel devrait être commercialisée au quatrième trimestre de cette année, à condition qu’il n’y ait pas d’autres retards imprévus. Selon Intel, Cannonlake apporte une augmentation des performances de 15 % par rapport à la microarchitecture précédente, Kaby Lake. Les chiffres des benchmarks n’ont pas encore été publiés, mais il ne fait guère de doute que le passage à 10 nm sera une avancée à la fois monumentale et bénéfique pour l’architecture des processeurs et les consommateurs qui l’attendent si patiemment.