• Anthony Heddings

  @anthonyheddings

• 22 stycznia 2019, 6:40am EDT

CPU są wykonane przy użyciu miliardów maleńkich tranzystorów, bramek elektrycznych, które włączają się i wyłączają, aby wykonywać obliczenia. W tym celu pobierają moc, a im mniejszy tranzystor, tym mniejsza moc jest wymagana. „7nm” i „10nm” są miarami wielkości tych tranzystorów – „nm” to nanometry, czyli miniaturowa długość – i są użyteczną miarą do oceny, jak potężny jest dany procesor.

Dla odniesienia, „10nm” to nowy proces produkcyjny Intela, który ma zadebiutować w IV kwartale 2019 r., a „7nm” zwykle odnosi się do procesu TSMC, na którym oparte są nowe procesory AMD i układ A12X firmy Apple.

So Why Are These New Processes So Important?

Prawo Moore’a, stara obserwacja, że liczba tranzystorów na chipie podwaja się co roku, podczas gdy koszty zmniejszają się o połowę, obowiązywało przez długi czas, ale ostatnio spowalniało. Pod koniec lat 90-tych i na początku XXI wieku tranzystory kurczyły się o połowę co dwa lata, co prowadziło do regularnego wprowadzania ogromnych ulepszeń. Jednak dalsze kurczenie się stało się bardziej skomplikowane i od 2014 roku nie widzieliśmy żadnego tranzystora zmniejszającego się od Intela. Te nowe procesy są pierwszymi poważnymi skurczami od dłuższego czasu, zwłaszcza od Intela, i stanowią krótkie ponowne rozpalenie prawa Moore’a.

Z opóźnieniem Intela, nawet urządzenia mobilne miały szansę nadrobić zaległości, z chipem A12X firmy Apple produkowanym w 7nm procesie TSMC, a Samsung ma swój własny 10nm proces. Z kolejnymi procesorami AMD w 7nm procesie technologicznym TSMC, oznacza to dla nich szansę na przeskoczenie Intela w wydajności i wprowadzenie zdrowej konkurencji dla monopolu Intela na rynku – przynajmniej do czasu, gdy 10nm chipy „Sunny Cove” Intela zaczną trafiać na półki.

What The „nm” Really Means

CPU są wykonywane przy użyciu fotolitografii, gdzie obraz procesora jest wytrawiany na kawałku krzemu. Dokładna metoda, jak to się robi jest zwykle określane jako węzeł procesu i jest mierzona przez jak małe producent może zrobić tranzystory.

Skoro mniejsze tranzystory są bardziej wydajne energetycznie, mogą wykonywać więcej obliczeń bez zbytniego nagrzewania się, co jest zwykle czynnikiem ograniczającym wydajność procesora. Pozwala to również na mniejsze rozmiary matryc, co zmniejsza koszty i może zwiększyć gęstość przy tych samych rozmiarach, a to oznacza więcej rdzeni na chip. 7nm jest efektywnie dwa razy gęstszy niż poprzedni węzeł 14nm, co pozwala firmom takim jak AMD na wypuszczenie 64-rdzeniowych układów serwerowych, co jest ogromnym postępem w stosunku do ich poprzednich 32 rdzeni (i 28 Intela).

Ważne jest jednak, aby zauważyć, że podczas gdy Intel jest nadal na węźle 14nm, a AMD ma wkrótce wypuścić swoje 7nm procesory, nie oznacza to, że procesory AMD będą dwa razy szybsze. Wydajność nie skaluje się dokładnie z rozmiarem tranzystora, a przy tak małych skalach, liczby te nie są już tak precyzyjne. Sposób w jaki każda odlewnia półprzewodników dokonuje pomiarów może się różnić od siebie, więc najlepiej traktować je bardziej jako terminy marketingowe używane do segmentacji produktów, niż dokładne pomiary mocy lub rozmiaru. Na przykład, nadchodzący węzeł 10nm Intela ma konkurować z węzłem 7nm TSMC, mimo że liczby się nie zgadzają.

Procesory mobilne zobaczą największe ulepszenia

Obniżenie węzła nie dotyczy tylko wydajności, ale ma również ogromny wpływ na układy mobilne i laptopy o niskim poborze mocy. W 7nm (w porównaniu do 14nm), można uzyskać 25% więcej wydajności przy tej samej mocy, lub można uzyskać tę samą wydajność za połowę mocy. Oznacza to dłuższy czas pracy na baterii przy tej samej wydajności i znacznie bardziej wydajne chipy dla mniejszych urządzeń, ponieważ można skutecznie zmieścić dwa razy więcej wydajności w ograniczonym celu zasilania. Widzieliśmy już układ A12X firmy Apple miażdżący niektóre starsze układy Intela w benchmarkach, pomimo tego, że jest tylko pasywnie chłodzony i pakowany wewnątrz smartfona, a to tylko pierwszy układ 7 nm, który trafił na rynek.

Skurcz węzła to zawsze dobra wiadomość, ponieważ szybsze i bardziej wydajne energetycznie chipy wpływają na niemal każdy aspekt świata technologii. Rok 2019 będzie ekscytującym rokiem dla technologii dzięki tym najnowszym węzłom i dobrze jest widzieć, że prawo Moore’a nie jest jeszcze całkiem martwe.