Что означают «7 нм» и «10 нм» для процессоров и почему они имеют значение?

Процессоры состоят из миллиардов крошечных транзисторов, электрических вентилей, которые включаются и выключаются для выполнения вычислений. Для этого они потребляют энергию, и чем меньше размер транзистора, тем меньше энергии требуется. «7нм» и «10нм» - это измерения размера этих транзисторов («нм» - это нанометры, мизерная длина — и полезный показатель для оценки мощности конкретного процессора.

Для справки, «10-нм» - это новый производственный процесс Intel, дебют которого запланирован на 4 квартал 2019 года, а «7-нм» обычно относится к процессу TSMC, на котором основаны новые процессоры AMD и чип Apple A12X.

Так почему же эти новые процессы так важны?

Закон Мура, старое наблюдение о том, что количество транзисторов на микросхеме удваивается каждый год, а затраты сокращаются вдвое, сохраняется долгое время, но в последнее время замедляется. Ещё в конце 90-х - начале 2000-х годов размер транзисторов уменьшался вдвое каждые два года, что приводило к массовым улучшениям по регулярному графику. Но дальнейшее сокращение стало более сложным, и мы не видели сокращения транзисторов от Intel с 2014 года. Эти новые процессы — первые серьёзные сокращения за долгое время, особенно со стороны Intel, и представляют собой краткое возрождение закона Мура.

Из-за отставания Intel даже мобильные устройства имели шанс наверстать упущенное: чип Apple A12X производился по 7-нм техпроцессу TSMC, а у Samsung — собственный 10-нм техпроцесс. А с появлением следующих процессоров AMD на 7-нм техпроцессе TSMC это даёт им шанс обогнать Intel по производительности и создать здоровую конкуренцию монополисту Intel на рынке — по крайней мере, до тех пор, пока 10-нм чипы Intel «Sunny Cove» не появятся на прилавках.

Что на самом деле означает «нм»

ЦП изготавливаются с помощью фотолитографии, когда изображение ЦП вытравливается на кусок кремния. Точный метод того, как это делается, обычно называется технологическим узлом и измеряется тем, насколько маленькими транзисторы может делать производитель.

Поскольку меньшие транзисторы более энергоэффективны, они могут выполнять больше вычислений, не перегреваясь, что обычно является ограничивающим фактором для производительности процессора. Это также позволяет использовать кристаллы меньшего размера, что снижает затраты и может увеличить плотность при тех же размерах, а это означает больше ядер на кристалл. 7 нм фактически вдвое плотнее, чем предыдущий 14-нм узел, что позволяет таким компаниям, как AMD, выпускать 64-ядерные серверные чипы, что является значительным улучшением по сравнению с их предыдущими 32 ядрами (и 28 ядрами Intel).

Однако важно отметить, что, хотя Intel все ещё использует 14-нм узел, а AMD собирается в ближайшее время выпустить свои 7-нм процессоры, это не означает, что AMD будет в два раза быстрее. Производительность не соответствует размеру транзистора, и в таких малых масштабах эти числа уже не так точны. То, как каждое предприятие по производству полупроводников измеряет, может варьироваться от одного к другому, поэтому лучше воспринимать их скорее как маркетинговые термины, используемые для сегментации продуктов, чем точные измерения мощности или размера. Например, ожидается, что будущий 10-нм узел Intel будет конкурировать с 7-нм узлом TSMC, несмотря на то, что цифры не совпадают.

Мобильные чипы увидят самые большие улучшения

Однако сокращение узла — это не только вопрос производительности; это также имеет огромное значение для микросхем маломощных мобильных устройств и ноутбуков. С 7-нм (по сравнению с 14-нм) вы можете получить на 25% больше производительности при той же мощности или вы можете получить такую же производительность при вдвое меньшей мощности. Это означает более длительное время автономной работы при той же производительности и гораздо более мощные микросхемы для небольших устройств, поскольку вы можете эффективно уместить вдвое большую производительность в ограниченную целевую мощность. Мы уже видели, как чип A12X от Apple раздавил некоторые старые чипы Intel в тестах, несмотря на то, что он был только пассивно охлаждён и упакован внутри смартфона, и это всего лишь первый 7-нм чип, появившийся на рынке.

Уменьшение размера узла — всегда хорошая новость, поскольку более быстрые и энергоэффективные чипы влияют практически на все аспекты мира технологий. Настоящее время является захватывающим для технологий с этими новейшими узлами, и приятно видеть, что закон Мура ещё не мёртв.