Unitățile centrale de procesare (CPU-urile) sunt construite folosind miliarde de tranzistoare minuscule, elemente de comutație electrică ce se activează și dezactivează pentru a realiza calcule. Pentru această activitate, ele consumă energie, iar cu cât tranzistorul este mai mic, cu atât necesarul de energie este mai redus. Etichetele „7nm” și „10nm” indică dimensiunile acestor tranzistori – „nm” reprezentând nanometri, unități de lungime extrem de mici – și sunt un indicator important pentru a evalua capacitatea unui anumit procesor.
Ca punct de referință, „10nm” marchează noul proces de fabricație Intel, programat să fie lansat în trimestrul patru al anului 2019, în timp ce „7nm” se referă, în general, la procesul TSMC, pe care se bazează atât noile procesoare AMD, cât și cipul A12X produs de Apple.
De ce sunt atât de importante aceste noi procese?
Legea lui Moore, o observație conform căreia numărul tranzistoarelor pe un cip se dublează anual, în timp ce costurile se înjumătățesc, s-a menținut o perioadă lungă de timp, dar ritmul său a încetinit recent. La finalul anilor ’90 și începutul anilor 2000, dimensiunile tranzistoarelor s-au redus la jumătate la fiecare doi ani, generând îmbunătățiri semnificative la intervale regulate. Însă, micșorarea ulterioară a devenit tot mai dificilă, iar de la Intel nu am mai văzut o reducere a dimensiunii tranzistorilor din 2014. Aceste noi procese reprezintă primele reduceri majore de dimensiune după o perioadă îndelungată, în special din partea Intel, și marchează o relansare a legii lui Moore.
Datorită întârzierilor Intel, chiar și dispozitivele mobile au avut ocazia să recupereze, cipul A12X de la Apple fiind produs folosind procesul TSMC de 7nm, iar Samsung având propriul proces de 10nm. În plus, odată cu următoarele procesoare AMD care vor utiliza procesul TSMC de 7nm, se deschide o oportunitate pentru a depăși Intel în ceea ce privește performanța și a aduce o competiție sănătoasă monopolului Intel pe piață – cel puțin până când cipurile Intel „Sunny Cove” de 10nm vor ajunge pe piață.
Ce înseamnă de fapt „nm”?
CPU-urile sunt fabricate prin fotolitografie, o tehnică prin care o imagine a procesorului este imprimată pe o placă de siliciu. Metoda exactă de realizare a acestui proces este, în general, cunoscută ca nodul de proces și se măsoară prin capacitatea producătorului de a produce tranzistori de dimensiuni cât mai mici.
Având în vedere că tranzistoarele mai mici sunt mai eficiente din punct de vedere energetic, ele pot executa un număr mai mare de calcule fără a se supraîncălzi excesiv, un aspect care limitează adesea performanța procesorului. De asemenea, permite realizarea unor dimensiuni mai mici ale pastilei, ceea ce reduce costurile și poate crește densitatea în același spațiu, ceea ce implică un număr mai mare de nuclee pe cip. Tehnologia de 7nm oferă o densitate dublă față de nodul anterior de 14nm, permițând companiilor precum AMD să lanseze cipuri de server cu 64 de nuclee, o îmbunătățire majoră față de cele 32 de nuclee anterioare (sau cele 28 de la Intel).
Este esențial de reținut că, deși Intel încă utilizează un nod de 14nm și AMD este pe punctul de a lansa procesoarele de 7nm, acest lucru nu înseamnă că AMD va fi de două ori mai rapid. Performanța nu evoluează direct proporțional cu dimensiunea tranzistorului, iar la o scară atât de mică, aceste numere nu mai sunt atât de precise. Metoda de măsurare poate diferi de la un producător la altul, astfel că este mai adecvat să le considerăm termeni de marketing folosiți pentru a segmenta produsele, mai degrabă decât măsurători precise de putere sau dimensiune. De exemplu, se preconizează că viitorul nod Intel de 10nm va concura cu nodul TSMC de 7nm, în ciuda diferenței numerice.
Cipurile mobile vor înregistra cele mai semnificative îmbunătățiri
Reducerea dimensiunii nodului nu este relevantă doar pentru performanță; ea are, de asemenea, implicații importante pentru cipurile mobile și laptopuri cu consum redus de energie. Cu un proces de 7nm (comparativ cu 14nm), se poate obține cu 25% mai multă performanță la același consum de energie sau aceeași performanță la jumătate din consum. Acest lucru se traduce printr-o durată de viață mai lungă a bateriei, cu aceeași performanță, și cipuri mult mai puternice pentru dispozitivele mici, deoarece practic se poate include de două ori mai multă performanță în limita de putere. Am văzut deja cipul A12X de la Apple depășind performanțele unor cipuri Intel mai vechi în testele de performanță, în ciuda faptului că a fost răcit pasiv și integrat într-un smartphone, și acesta este doar primul cip de 7nm care a ajuns pe piață.
O reducere a nodurilor este întotdeauna un lucru pozitiv, deoarece cipurile mai rapide și mai eficiente din punct de vedere energetic influențează aproape toate aspectele tehnologiei. Anul 2019 se anunță a fi un an interesant pentru tehnologie datorită acestor noi noduri, fiind încurajator să observăm că legea lui Moore nu a fost încă depășită.