• Anthony Heddings

  @anthonyheddings

• January 22, 2019, 6:40am EDT

CPUs bestehen aus Milliarden winziger Transistoren, elektrischen Gattern, die sich ein- und ausschalten, um Berechnungen durchzuführen. Dazu benötigen sie Strom, und je kleiner der Transistor ist, desto weniger Strom wird benötigt. „7nm“ und „10nm“ sind Maßeinheiten für die Größe dieser Transistoren – „nm“ steht für Nanometer, eine winzige Länge – und sind ein nützlicher Maßstab, um zu beurteilen, wie leistungsfähig eine bestimmte CPU ist.

Zur Information: „10nm“ ist Intels neuer Fertigungsprozess, der im vierten Quartal 2019 eingeführt werden soll, und „7nm“ bezieht sich in der Regel auf den Prozess von TSMC, auf dem die neuen CPUs von AMD und der A12X-Chip von Apple basieren.

Warum sind diese neuen Prozesse so wichtig?

Moore’s Law, eine alte Beobachtung, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip jedes Jahr verdoppelt, während sich die Kosten halbieren, galt lange Zeit, hat sich aber in letzter Zeit verlangsamt. In den späten 90er und frühen 2000er Jahren schrumpfte die Größe der Transistoren alle zwei Jahre um die Hälfte, was regelmäßig zu massiven Verbesserungen führte. Doch die weitere Schrumpfung ist komplizierter geworden, und seit 2014 hat Intel keine Transistorschrumpfung mehr durchgeführt. Diese neuen Prozesse sind die ersten größeren Schrumpfungen seit langer Zeit, insbesondere bei Intel, und stellen eine kurze Wiederbelebung des Mooreschen Gesetzes dar.

Da Intel hinterherhinkt, hatten sogar mobile Geräte die Chance, aufzuholen, da Apples A12X-Chip auf dem 7nm-Prozess von TSMC hergestellt wird und Samsung seinen eigenen 10nm-Prozess hat. Und da AMDs nächste CPUs im 7nm-Prozess von TSMC gefertigt werden, ist dies eine Chance für sie, Intel in Sachen Leistung zu überholen und dem Monopol von Intel auf dem Markt etwas gesunde Konkurrenz zu machen – zumindest bis Intels 10nm-„Sunny Cove“-Chips in die Regale kommen.

Was „nm“ wirklich bedeutet

CPUs werden mithilfe der Fotolithografie hergestellt, bei der ein Bild der CPU auf ein Stück Silizium geätzt wird. Die genaue Methode, mit der dies geschieht, wird in der Regel als Prozessknoten bezeichnet und daran gemessen, wie klein der Hersteller die Transistoren machen kann.

Da kleinere Transistoren energieeffizienter sind, können sie mehr Berechnungen durchführen, ohne zu heiß zu werden, was normalerweise der begrenzende Faktor für die CPU-Leistung ist. Außerdem sind kleinere Chipgrößen möglich, was die Kosten senkt und die Dichte bei gleicher Größe erhöht, was wiederum mehr Kerne pro Chip bedeutet. 7nm ist effektiv doppelt so dicht wie der vorherige 14nm-Knoten, was es Unternehmen wie AMD ermöglicht, Serverchips mit 64 Kernen auf den Markt zu bringen, was eine enorme Verbesserung gegenüber den bisherigen 32 Kernen (und Intels 28 Kernen) darstellt.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass, während Intel noch auf einem 14nm-Knoten arbeitet und AMD seine 7nm-Prozessoren sehr bald auf den Markt bringen wird, dies nicht bedeutet, dass AMDs Prozessoren doppelt so schnell sein werden. Die Leistung skaliert nicht exakt mit der Transistorgröße, und bei so kleinen Maßstäben sind diese Zahlen nicht mehr so präzise. Die Art und Weise, wie die einzelnen Halbleiterhersteller die Leistung messen, kann von einem zum anderen variieren, so dass es am besten ist, sie eher als Marketingbegriffe zu betrachten, die zur Segmentierung von Produkten verwendet werden, und nicht als exakte Messungen von Leistung oder Größe. Zum Beispiel wird erwartet, dass Intels kommender 10nm-Knoten mit TSMCs 7nm-Knoten konkurrieren wird, obwohl die Zahlen nicht übereinstimmen.

Mobile Chips werden die größten Verbesserungen sehen

Eine Verkleinerung des Knotens hat jedoch nicht nur Auswirkungen auf die Leistung, sondern auch auf stromsparende mobile und Laptop-Chips. Mit 7nm (im Vergleich zu 14nm) kann man bei gleichem Stromverbrauch 25 % mehr Leistung erzielen, oder man kann die gleiche Leistung bei halbem Stromverbrauch erzielen. Das bedeutet eine längere Akkulaufzeit bei gleicher Leistung und viel leistungsfähigere Chips für kleinere Geräte, da man effektiv doppelt so viel Leistung in das begrenzte Energieziel einbringen kann. Wir haben bereits gesehen, wie der A12X-Chip von Apple einige ältere Intel-Chips in Benchmarks geschlagen hat, obwohl er nur passiv gekühlt und in ein Smartphone verpackt ist, und das ist nur der erste 7nm-Chip, der auf den Markt kommt.

Eine Verkleinerung des Knotens ist immer eine gute Nachricht, da schnellere und energieeffizientere Chips fast jeden Aspekt der Technikwelt beeinflussen. 2019 wird mit diesen neuen Knoten ein spannendes Jahr für die Technik, und es ist gut zu sehen, dass das Mooresche Gesetz noch nicht ganz tot ist.