Обчислювальні процесори створені на основі мільярдів мікроскопічних транзисторів, які працюють як електричні перемикачі, вмикаючись і вимикаючись для здійснення обчислень. Для їх функціонування потрібна електроенергія, і чим менші ці транзистори, тим менше енергії вони споживають. Маркування “7 нм” і “10 нм” вказує на розміри цих транзисторів, де “нм” означає нанометри, і служить важливим показником для оцінювання продуктивності конкретного процесора.
Для розуміння: “10 нм” – це технологічний процес, нещодавно запроваджений Intel, який дебютував у четвертому кварталі 2019 року, тоді як “7 нм” зазвичай вказує на технологію TSMC, на якій базуються сучасні процесори AMD та чіп Apple A12X.
Чому ці нові технології такі важливі?
Закон Мура, відомий принцип, згідно з яким кількість транзисторів на чіпі подвоюється кожні два роки, а вартість виробництва зменшується вдвічі, хоч і діяв протягом тривалого часу, останнім часом сповільнив свій темп. У період з кінця 90-х до початку 2000-х років розміри транзисторів зменшувалися вдвічі кожні два роки, що забезпечувало значні покращення продуктивності. Однак, подальше зменшення розмірів стало складнішим, і Intel не вдавалося зменшити транзистори з 2014 року. Ці нові технології є першими значними кроками у зменшенні розмірів транзисторів за останні роки, особливо з боку Intel, і є свого роду відновленням дії закону Мура.
Через відставання Intel, навіть мобільні пристрої змогли наздогнати: чіп Apple A12X побудований на базі 7-нм технології TSMC, а Samsung використовує свій власний 10-нм процес. Завдяки наступним процесорам AMD, виготовленим за 7-нм технологією TSMC, вони мають шанс обігнати Intel за продуктивністю та створити здорову конкуренцію, яка порушить монополію Intel на ринку, принаймні до моменту, коли 10-нм чіпи Intel “Sunny Cove” з’являться у продажу.
Що насправді означає “нм”?
Виробництво процесорів відбувається за допомогою фотолітографії, де зображення мікросхеми відтворюється на пластині кремнію. Технологія виробництва визначається тим, наскільки малими виробник може зробити транзистори.
Оскільки менші транзистори є більш енергоефективними, вони можуть виконувати більше обчислень без перегріву, що часто є обмежувальним фактором для продуктивності процесора. Це також дозволяє використовувати менші кристали, що зменшує витрати і може збільшити щільність компонентів на тій самій площі, тобто розмістити більше ядер на чіпі. 7 нм технологія фактично вдвічі щільніша, ніж попередня 14 нм, що дозволяє компаніям, таким як AMD, випускати 64-ядерні серверні чіпи, що є значним покращенням у порівнянні з їхніми попередніми 32 ядрами (та 28 ядрами від Intel).
Важливо зазначити, що, хоча Intel все ще використовує 14-нм технологію, а AMD планує випустити свої 7-нм процесори найближчим часом, це не означає, що AMD буде вдвічі швидшою. Продуктивність не залежить виключно від розміру транзистора, і настільки малих масштабах ці числа вже не такі точні. Методи вимірювання кожного напівпровідникового виробництва можуть відрізнятися, тому краще сприймати їх скоріше як маркетингові терміни, що використовуються для сегментації продуктів, а не як точні показники продуктивності чи розміру. Наприклад, очікується, що майбутня 10-нм технологія Intel зможе конкурувати з 7-нм технологією TSMC, незважаючи на різницю в цифрах.
Мобільні мікросхеми отримають найбільші переваги
Зменшення розміру транзисторів впливає не тільки на продуктивність, але і на енергоефективність, що особливо важливо для малопотужних мікросхем, які використовуються в мобільних телефонах та ноутбуках. Перехід з 14 нм на 7 нм дозволяє досягти на 25% більшої продуктивності при тому ж споживанні енергії, або отримати таку саму продуктивність при вдвічі меншому споживанні. Це означає довший термін служби акумулятора при однаковій продуктивності, а також набагато потужніші мікросхеми для малогабаритних пристроїв, оскільки можна ефективно вмістити вдвічі більшу продуктивність в межах заданих обмежень енергоспоживання. Ми вже бачимо, як чіп A12X від Apple обходить деякі старі процесори Intel в тестах, хоча він має лише пасивне охолодження та встановлений в смартфоні, і це лише перший 7-нм чіп, що з’явився на ринку.
Зменшення розміру транзисторів завжди є позитивною тенденцією, оскільки швидші та енергоефективніші мікросхеми впливають практично на всі аспекти технологічного світу. 2019 рік є дуже важливим для розвитку технологій завдяки цим новітнім розробкам, і приємно бачити, що закон Мура ще не втратив своєї актуальності.