Размер технологического узла процессора всегда часто обсуждается в спецификациях чипа. Но что это такое и почему это важно?
Что означает «размер процесса»?
Contents
Что означает «размер процесса»?
азмер процесса-5">В этом контексте слово «процесс» используется для описания производственного процесса, а не процессора компьютера. Речь идет о том, как создается чип, а не о том, на что он способен. Размер узла процесса, измеряемый в нанометрах, описывает размер наименьшего возможного элемента процессора.
Представьте это так: если дизайн процессора представляет собой цифровое изображение, размер одного «пикселя» будет размером процесса. Например, в текущем процессе Intel наименьший возможный элемент составляет 14 нанометров или 14 нм. Чем меньше процесс, тем большее разрешение можно получить. В результате производители могут уменьшать размеры транзисторов и других компонентов. Это означает, что больше транзисторов можно разместить в меньшем физическом пространстве. Это дает некоторые важные преимущества, а также пару недостатков.
Почему меньше значит лучше?
Если вы уменьшите все части транзистора одинаково, электрические свойства этого транзистора не изменятся. И чем больше транзисторов вы сможете разместить в данном пространстве, тем большую вычислительную мощность вы получите. Это происходит благодаря увеличению вычислительного параллелизма и размера кэша. Поэтому, если вы пытаетесь ускорить работу чипа или добавить новые функции, у вас есть сильный стимул уменьшить размер его транзисторов.
Меньшие процессы также имеют меньшую емкость, что позволяет транзисторам быстрее включаться и выключаться, потребляя при этом меньше энергии. И если вы пытаетесь сделать чип получше, это прекрасно. Чем быстрее транзистор может включаться и выключаться, тем быстрее он может выполнять работу. А транзисторы, ко
Почему меньше значит лучше?
ьшими затратами энергии, более эффективны, снижая рабочую мощность или «динамическое энергопотребление», необходимое процессору. Чип с более низким динамическим энергопотреблением будет разряжать аккумуляторы медленнее, будет дешевле в эксплуатации и будет более экологически чистым.Кроме того, производство микросхем меньшего размера обходится дешевле. Чипы изготавливаются на круглых кремниевых пластинах, как показано выше. Одна пластина обычно содержит десятки кристаллов процессора. Меньший размер процесса приведет к уменьшению размера матрицы. А если размер кристалла меньше, на одной кремниевой пластине поместится больше кристаллов. Это приводит к повышению эффективности производства, снижению затрат на изготовление. Разработка нового процесса требует крупных инвестиций, но после того, как эти затраты окупятся, затраты на кристалл значительно снизятся.
Читайте также: Что такое процессор безопасности Pluton от Microsoft и зачем он вам нужен
Каковы недостатки меньшего размера процесса?
Транзисторы меньшего размера сложнее изготовить. По мере того как транзисторы уменьшаются, становится все труднее и труднее создавать чипы, работающие на максимально возможной тактовой частоте. Некоторые чипы не смогут работать на максимальной скорости, и эти чипы будут «отсортированы» или помечены как чипы с более низкой тактовой частотой или меньшим кэшем. В процессах меньшего размера обычно используется больше чипов на более низких тактовых частотах, поскольку создание «идеального» чипа является более сложной задачей. Производители стараются устранить как можно больше проблем, но зачастую все сводится к неизбежным вариациям аналогового мира.
Транзисторы меньшего размера также имеют большую «утечку». Утечка — это измерение того, какой ток пропускает транзистор, когда он находится в положении «выключено». Это означает, что по мере увеличения утечки увеличивается статическая потребляемая мощность или количество энергии, потребляемой транзистором в режиме ожидания. Чипу с большей утечкой требуется больше энергии, даже когда он неактивен, что приводит к более быстрому разряду батарей и менее эффективной работе.
Меньший процесс может иметь меньшую производительность, что приведет к меньшему количеству полнофункциональных чипов. Это может привести к задержкам производства и дефициту. Это затрудняет окупаемость инвестиций, необходимых для разработки нового процесса. Этот элемент риска лежит в основе любого нового производственного процесса, но особенно это касается такого точного процесса, как производство полупроводников.
Конечно, производители пытаются уменьшить или устранить эти проблемы при разработке нового процесса, и зачастую им это удается. Вот почему мы получаем чипы, которые работают быстрее и эффективнее даже при уменьшении размера процесса.
Заключение
Уменьшить размер процесса сложно, но преимущества создают сильный стимул для производителей стремиться к уменьшению и уменьшению размеров процессов. И благодаря этому стремлению потребители каждые пару лет получают более быстрые и эффективные чипы. Именно эти достижения сделали возможными такие технологические чудеса, как смартфоны, и станут основой для следующего поколения технологических достижений.
