Die Shrink Explained

As unidades centrais de processamento (CPUs) estão constantemente se tornando menores e mais densas, resultando em mais potência e eficiência. Desde que a primeira CPU Pentium da Intel foi lançada usando um processo de fabricação de 0,8 micrômetros (μm), as CPUs diminuíram drasticamente no tamanho total. As frações de um micrômetro foram o tamanho padrão da matriz durante uma década. Depois com a liberação da segunda iteração do processador Intel Pentium III, a chave foi feita para nanômetro (nm), que é 1/1000 do tamanho de um micrômetro. O próprio processador acabou usando um mero encolhimento de 180 nm.

O termo encolhimento de molde, também chamado de encolhimento óptico ou encolhimento de processo, refere-se ao dimensionamento de semicondutores de dispositivos semicondutores, especificamente transistores. O termo “shrink a die shrink” é para criar um circuito idêntico usando processos avançados de fabricação que tipicamente envolvem um nó litográfico avançado. Desde o lançamento do processador Intel Pentium III, os nanômetros continuam a ser o tamanho atual para todo e qualquer transistor de CPU.

Tamanho atual do molde

Para fornecer um exemplo concreto, vamos comparar os transistores de CPU com um fio de cabelo humano usando a imagem acima. O fio mais grosso da imagem é um pedaço de cabelo humano e o fio menor é 6 μm filamento de carbono. Mencionamos anteriormente que o primeiro processador Pentium da Intel utilizou 0,8 μm transistores, que é menor que o 6 μm filamento de carbono e é considerado grande nos padrões atuais de microarquitetura da CPU. O padrão atual oferecido pela Intel e pela AMD é de 14 nanômetros (nm). Lembre-se, um nanômetro é 1/1000 do tamanho de um micrômetro, tornando-o substancialmente menor do que o filamento de carbono. A microarquitetura de 14 nm da Intel é chamada de Kaby Lake e inclui a série de processadores “7th Gen” 7000. Kaby Lake foi originalmente destinado a ser um die shrink, mas devido à crescente quantidade de obstáculos que vem lidando com tamanhos continuamente decrescentes, Kaby Lake foi otimizado no nível de 14 nm.

The Future of CPU Microarchitectures

Embora as dificuldades enfrentadas pela Intel e AMD para manter o ritmo de duplicação da contagem de transistores a cada dois anos, o progresso continua a ser feito, embora a um ritmo ligeiramente mais lento do que era possível anteriormente. A Intel era conhecida por criar o cronograma de lançamento do “tick-tock” para sua microarquitetura de CPU. A parte “tick-tock” do cronograma era um die shrink e o “tock” era um projeto totalmente novo de microarquitetura. A Intel agora mudou para o modelo “processo-arquitetura-optimização” que essencialmente introduz uma segunda versão de otimização para permitir mais tempo para encolher ainda mais o molde do processador.

Atécnicas de litografia melhoradas, CPUs de 10nm estão a caminho. Para apreciar verdadeiramente o quão pequena é a 10 nm, ela é comparável ao tamanho de uma única cadeia de proteínas. A microarquitetura Cannonlake de 10nm da Intel deve ser lançada no quarto trimestre deste ano, supondo que não haja mais atrasos imprevistos. Segundo a Intel, o Cannonlake traz consigo um aumento de desempenho de 15% em relação à microarquitetura anterior, Kaby Lake. Os números de referência ainda não foram lançados, mas há poucas dúvidas de que a mudança para 10 nm será um passo monumental e benéfico para a arquitetura da CPU e para os consumidores que esperam tão pacientemente por ela.