Τι είναι τα «νανόμετρα» σε έναν επεξεργαστή;
Όταν βγαίνει μια νέα συσκευή, ειδικά ένα smartphone, συχνά διαβάζουμε ότι ο ενσωματωμένος επεξεργαστής έχει α αριθμός x di νανόμετρα. Τι σημαίνει όμως αυτό; Αρκετοί χρήστες, για προφανείς λόγους, δίνουν ελάχιστη προσοχή σε αυτήν την πτυχή, αλλά πρέπει να γνωρίζουμε ότι ο αριθμός των νανομέτρων είναι αρκετά σημαντικός εάν ψάχνουμε για ένα smartphone (ή οποιαδήποτε άλλη συσκευή) με καλός αυτονομία. Εξηγούμε γιατί.
Συχνά μιλάμε για x νανομετρική λιθογραφική διαδικασία, αλλά τι σημαίνει; Δείτε ποια είναι τα νανόμετρα σε έναν επεξεργαστή μιας συσκευής
Μία από τις κύριες τεχνικές προδιαγραφές ενός επεξεργαστή είναι ο αριθμός των νανομέτρων σε αυτόν διαδικασία di κατασκευή. Με την πάροδο του χρόνου, ο αριθμός αυτός μειώθηκε περαιτέρω καθώς προχωρά η παραγωγή. Για παράδειγμα, σε ένα smartphone κορυφαίας γκάμας, έχει καταλήξει να έχει μια λιθογραφική διαδικασία α 4 νανομέτρων, σύντομα ακόμη και στα 3 νανόμετρα. Ωστόσο, η σημασία αυτής της μονάδας μέτρησης δεν είναι πάντα ξεκάθαρη στους χρήστες.
Το νανόμετρο (nm) είναι μονάδα μέτρησης του μήκους. Για να πάρετε μια ιδέα για το μέγεθος, 1 nm ισούται με 0,000000001 μέτρο. Ένα απειροελάχιστο μέτρο που είναι αδύνατο να το δεις με γυμνό μάτι. Στη συγκεκριμένη περίπτωση των επεξεργαστών, το νανόμετρο αναφέρεται στο μέγεθος τρανζίστορ που συνθέτουν το υλικό. Υπάρχουν δισεκατομμύρια τρανζίστορ σε μια συγκεκριμένη CPU. Η κύρια λειτουργία τους είναι αυτή του εκτελέστε υπολογισμούς χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα.
Διαβάστε επίσης: Η Samsung κερδίζει την TSMC; Η ανάπτυξη για τσιπ 3nm βρίσκεται σε εξέλιξη
Παρατηρώντας αυτή τη διαδικασία κατασκευής σε ένα κινητό τηλέφωνο ή τσιπ υπολογιστή, μπορούμε να δούμε ότι σε αντίθεση με άλλες προδιαγραφές ο αριθμός μειώνεται με την τεχνολογική πρόοδο. Βασικά, όσο περισσότερο προχωρά η τεχνολογία, τόσο λιγότερα νανόμετρα μεταξύ των τρανζίστορ. Γιατί λοιπόν συμβαίνει αυτό; Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα που φέρνει στις συσκευές η μικρότερη λιθογραφία. Ένα από τα κύρια είναι στο maggiore αποδοτικότητα ενέργεια. Ένα μικρότερο τρανζίστορ δείχνει ότι απαιτείται λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία του. Όταν εξετάζετε το πλήρες σετ όλων αυτών των μικροεξαρτημάτων, η μικρότερη χρήση οδηγεί σε μεγαλύτερη αυτονομία.
Ως αποτέλεσμα της χαμηλότερης κατανάλωσης, τα εξαρτήματα καταλήγουν μέσα παράγουν meno θερμότητα. Με άλλα λόγια, η συσκευή και το μηχάνημα δεν θερμαίνονται εύκολα και απαιτούν λιγότερη ψύξη κατά τη λειτουργία. Είναι επίσης μικρότερα τρανζίστορ πιο γρήγορα και προσφέρουν υψηλότερη απόδοση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένας μικρός αριθμός νανομέτρων σημαίνει μικρότερη απόσταση μεταξύ τους. Δηλαδή, το ηλεκτρικό σήμα μπορεί να μεταφερθεί πιο γρήγορα. Επίσης, η πυκνότητα είναι μεγαλύτερη, γεγονός που προκαλεί την τοποθέτηση περισσότερων τρανζίστορ στον ίδιο επεξεργαστή.
Στο τρέχον σενάριο τεχνολογίας, ανάλογα με το τμήμα ή τον προγραμματιστή ημιαγωγών, θα βρούμε κινητούς επεξεργαστές και πλατφόρμες με διαφορετικές διαδικασίες παραγωγής. Ειδικότερα στον τομέα των smartphone (όπως είπαμε στην εισαγωγή) η βιομηχανία έχει φτάσει στο διαδικασία σε 4 nm (βλ. TSMC και Samsung). Αυτό σημαίνει ότι τα high-end chipsets της στιγμής όπως το A16 Bionic, Snapdragon 8+ Gen 1, Το Dimensity 9000 Plus και το Exynos 2200 λειτουργούν ακριβώς σε αυτήν τη λιθογραφία.
Σε υπολογιστές, η τελευταία οικογένεια Ryzen 7000 της AMD τρέχει στον κόμβο 5nm. Με τη σειρά της, η Intel εξακολουθεί να ακολουθεί τη διαδικασία που ονομάζεται "Intel 7", η οποία χρησιμοποιεί κατασκευή 10nm. Το επόμενο βήμα για τη βιομηχανία ημιαγωγών θα είναι η υλοποίηση του Λιθογραφία 3 nm. Δεν υπάρχει ακόμη ακριβής ημερομηνία για το πότε θα φτάσουν οι συσκευές, αλλά η μαζική εμπορική παραγωγή αναμένεται το 2023.
Διαβάστε επίσης: Snapdragon 8 Gen 2: εμφανίζονται οι πρώτες λεπτομέρειες του Qualcomm SoC
Η TSMC αναμένεται να καθυστερήσει αυτή τη μετάβαση, επομένως η τάση είναι η Samsung να προχωρήσει μπροστά της. Η κορεατική εταιρεία θέλει να προχωρήσει και έχει ένα πρόγραμμα για το οποίο αναμένεται να ξεκινήσει τη διαδικασία α 2 nm έως το 2025. Επιπλέον, ένας κόμβος α 1.4 νανόμετρα αναμένεται για το 2027. Τον Μάιο του 2021, η IBM παρουσίασε το πρώτο τσιπ στον κόσμο με τεχνολογία 2nm. Η τότε δήλωση της εταιρείας περιελάμβανε λεπτομερώς τα οφέλη αυτού του κόμπου, όπως π.χ τετραπλασιάσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας των smartphone, μειώστε το αποτύπωμα άνθρακα των κέντρων δεδομένων, επιταχύνετε τις λειτουργίες φορητών υπολογιστών και συνεργαστείτε για ταχύτερο εντοπισμό αντικειμένων σε αυτόνομα οχήματα.
Και θα είναι δυνατόν να φτάσουμε στο 1 nm; Τον Οκτώβριο του 2016, μια μελέτη από ερευνητές από το Εργαστήριο Berkeley έδειξε τη δημιουργία ενός τρανζίστορ με αυτόν τον κόμβο, ο οποίος υποσχέθηκε να σπάσει το φράγμα των νόμων της φυσικής. Το κατόρθωμα κατέστη δυνατό με την αντικατάσταση του πυριτίου με το MoS 2 (δισουλφίδιο του μολυβδαινίου).
