Die Shrink magyarázata

A központi feldolgozóegységek (CPU-k) folyamatosan kisebbek és sűrűbbek lesznek, ami nagyobb teljesítményt és hatékonyságot eredményez. Amióta az Intel első Pentium CPU-ja megjelent 0,8 mikrométeres (μm) gyártási eljárással, a CPU-k összmérete drasztikusan csökkent. Egy évtizeden át a mikrométer töredékei voltak a standard lapkaméret. Az Intel Pentium III processzor második verziójának megjelenésével aztán áttértek a nanométeres (nm) méretre, amely a mikrométer méretének 1/1000-szerese. Maga a processzor végül mindössze 180 nm-es die shrinket használt.

A die shrink, más néven optikai zsugorodás vagy folyamatzsugorodás kifejezés a félvezető eszközök, különösen a tranzisztorok félvezető méretezésére utal. A “kocka zsugorítása” egy azonos áramkör létrehozását jelenti fejlett gyártási eljárásokkal, amelyek jellemzően egy előrehaladott litográfiai csomópontot foglalnak magukban. Az Intel Pentium III processzor megjelenése óta a nanométer továbbra is a nanométer a jelenlegi méret bármely és minden CPU-tranzisztor esetében.

Jelenlegi die-méretek

Konkrét példaként a CPU-tranzisztorokat egy emberi hajszálhoz hasonlítjuk a fenti kép segítségével. A képen látható vastagabb szál egy emberi hajszál, a kisebb szál pedig egy 6 μm-es szénszál. Korábban említettük, hogy az Intel első Pentium processzora 0,8 μm-es tranzisztorokat használt, ami kisebb, mint a 6 μm-es szénszál, és a mai CPU-mikroarchitektúra szabványok szerint nagynak számít. Az Intel és az AMD által egyaránt kínált jelenlegi mainstream szabvány 14 nanométer (nm). Ne feledjük, hogy egy nanométer a mikrométer méretének 1/1000-szerese, tehát lényegesen kisebb, mint a szénszál. Az Intel 14 nm-es mikroarchitektúrája a Kaby Lake nevet viseli, és magában foglalja a “7. generációs” 7000-es sorozatú processzorokat. A Kaby Lake eredetileg a die zsugorítását jelentette volna, de a folyamatosan csökkenő méretekkel való foglalkozással járó egyre több akadály miatt a Kaby Lake-et ehelyett 14 nm-es szinten optimalizálták.

A CPU mikroarchitektúrák jövője

Az Intel és az AMD küzdelmei ellenére, amelyekkel a tranzisztorok számának kétévente történő megduplázása miatt küszködnek, a fejlődés folytatódik, bár a korábbiaknál valamivel lassabb ütemben. Az Intel a CPU-mikroarchitektúra “tik-tak” kiadási ütemtervének megalkotásáról volt ismert. Az ütemterv “tick” része a lapkakicsinyítés volt, a “tock” pedig egy vadonatúj mikroarchitektúra tervezése. Az Intel most áttért a “folyamat-architektúra-optimalizálás” modellre, amely lényegében egy második optimalizációs kiadást vezet be, hogy több idő álljon rendelkezésre a processzorfoglalat további zsugorítására.

A litográfiai technikák fejlődésének köszönhetően a 10 nm-es CPU-k már úton vannak. Ahhoz, hogy igazán értékelni tudjuk, milyen kicsi a 10 nm, ez a méret egyetlen fehérjelánc méretéhez hasonlítható. Az Intel 10 nm-es Cannonlake mikroarchitektúrája várhatóan az idei év negyedik negyedévében jelenik meg, feltéve, hogy nem lesznek további előre nem látható késések. Az Intel szerint a Cannonlake 15%-os teljesítménynövekedést hoz magával az előző mikroarchitektúrához, a Kaby Lake-hez képest. Benchmark számok még nem jelentek meg, de aligha kétséges, hogy a 10 nm-re való átállás monumentális és egyben hasznos előrelépés lesz a CPU-architektúra és az arra oly türelmesen váró fogyasztók számára.