Où est Intel en général? A peine parcouru 10 nm?
Nous avons décidé de savoir ce que mesurent ces nanomètres? Et est-ce si important de les mesurer ou s'agit-il simplement de marketing? Et Intel est-il vraiment si impitoyablement dépassé?
Avant de passer aux processeurs de nos smartphones et ordinateurs, quelques notions de base, comment fonctionne un processeur?
Rencontrez ce transistor! Un élément clé de tous les processeurs. En fait, un transistor est un interrupteur. Le courant le traverse - c'est 1, le courant ne circule pas - c'est 0. Cela permet de compter dans le système binaire - la base de tous les processeurs!
Auparavant, les transistors étaient des ampoules à vide. Conditionnel - activé ou désactivé: un ou zéro.
Il y avait beaucoup de telles ampoules pour que tout fonctionne d'une manière ou d'une autre. Par exemple, l'ordinateur ENIAC de 1946, qui a participé à la création de la bombe à hydrogène, comptait 17 500 tubes à vide et pesait 27 tonnes, occupant 167 mètres carrés. Dans le même temps, il a consommé 150 kW d'électricité.
Et voici l'un des points clés sur lesquels il convient de prêter attention. Une fois de plus, la consommation électrique de ces 17 500 ampoules était de 150 kW.
Mais au début des années 1960, il y a eu une révolution - l'invention et le début de la production de transistors à effet de champ. Ils ont le silicium comme semi-conducteur initial - d'où le silicone bien connu, euh, c'est-à-dire la Silicon Valley!
Et puis ça a commencé! La taille des transistors a tellement diminué qu'ils consomment beaucoup moins d'électricité et prennent moins de place. Et le nombre de transistors en informatique a commencé à augmenter à un rythme effréné! Et avec lui la puissance des systèmes informatiques!
Le premier processeur industriel Intel 4004, sorti en 1971, possédait 2250 transistors.
Et maintenant, par exemple, dans l'A13 Bionic de ces transistors 8,5 milliards - c'est plus que des gens sur la planète! Alors Salut…
Mais à quel point les transistors modernes ont-ils diminué en général, quelle est leur petite taille? Une comparaison simple et facile à comprendre - par exemple, avec un cheveu humain!
Près de 1,5 million de transistors modernes fabriqués à l'aide d'une technologie de procédé de 7 nanomètres peuvent être placés sur sa découpe!
Autrement dit, vous pouvez placer 4 fois plus de transistors sur l'épaisseur d'un cheveu humain que dans le processeur Intel 4004!
Pourquoi devrait-il être réduit? Tout est plus ou moins évident ici!
Premièrement, plus le transistor est petit, moins il consomme d'énergie. Vous l'avez déjà compris avec l'exemple des tubes.
Et deuxièmement, il y en a plus sur la filière, ce qui signifie que la productivité augmente. Double avantage!
Et ici, nous passons au concept de processus technique ou de nœud technologique - qu'est-ce que c'est?
Si pour simplifier autant que possible, la valeur du processus technique a toujours été la longueur minimale du canal du transistor - comme vous pouvez le voir sur l'image, il ne faut pas la confondre avec la taille du transistor entier.
Autrement dit, plus la taille du processus technique est petite, mieux c'est - c'est ce que les entreprises essaient de nous transmettre, mais est-ce que tout est si simple?
Et ici, quelque chose d'autre est important: les transistors sont différents et ils diffèrent non seulement par leur taille, mais aussi par leur structure.
Les transistors classiques, plans ou plats ont cessé d'être utilisés relativement récemment - en 2012. Ils ont cédé la place à des transistors tridimensionnels, où ils ont prolongé le canal dans la troisième dimension, réduisant son épaisseur et réduisant ainsi le transistor lui-même. Cette structure s'appelle FinFET et ils sont maintenant utilisés.
Cette technologie a beaucoup aidé à réduire la taille des transistors et, surtout, elle a considérablement augmenté le nombre de transistors par unité de surface, qui est l'un des principaux indicateurs de performance!
Mais le concept de processus technique a-t-il la même signification aujourd'hui qu'il y a quelques années?
Une tendance très importante a été tracée dans toute l'industrie - chaque processus technique ultérieur était 30% de moins que le précédent, ce qui a permis de doubler le nombre de transistors tout en maintenant la même consommation d'énergie - par exemple, 130 * 0,7 = 90 nm, 90 * 0,7 = 65 nm, puis jusqu'à 45 nm, 32 nm, et ainsi de suite.
Et cela est toujours conforme à la loi de Moore:
Le nombre de transistors sur une puce de circuit intégré double tous les 24 mois.
Qu'y a-t-il derrière ce jeu de chiffres?
Nous avons déjà découvert que le processus technique est la taille de la grille du transistor, c'est-à-dire la longueur du canal qui passe ou ne passe pas le courant à travers lui-même, et cette taille est la clé!
Mais il s'avère que cela n'est vrai que si nous parlons de l'ancien 32 nm - tout y est précis, même si vous le mesurez avec une règle! Et ce paramètre a été documenté!
Mais c'était jusqu'en 2009, lorsque le concept de procédé technique et sa désignation ont été exclus du soi-disant «plan international pour le développement de la technologie des semi-conducteurs»!
En termes simples - les chiffres indiqués dans ces processus aujourd'hui - ce n'est qu'une étiquette marketing!
Les fabricants se sont déchaînés et ont commencé à appeler tout 10, 7 et généralement 5 nanomètres, et quelqu'un parle déjà de 3 nanomètres! Vous pouvez mettre tout cela entre guillemets, comme une simple désignation de la génération de processeurs!
Voici un exemple de la structure du processeur Apple A12, produit dans l'usine TSMC à l'aide d'une technologie de processus de 7 nanomètres. Faites attention à l'échelle de l'échelle dans le coin inférieur gauche.
Si nous comparons l'échelle et calculons, il s'avère que la largeur du canal est de 8 nanomètres, malgré le fait que le processus s'appelle officiellement 7 nanomètres.
Comparons maintenant le processus 10 nm d'Intel et le processus 7 nm de TSMC.
En passant, sachez qu'aujourd'hui TSMC est une entreprise qui fabrique des processeurs pour AMD, et qui fabrique également Apple A13 et Snapdragon 865 - alors considérez que nous comparons toutes leurs puces à la fois.
Faites attention à la dimension. Vous pouvez immédiatement voir que le même 10 nm d'Intel est presque le même que 7 nm de TSMC! Intel n'est donc pas si loin derrière AMD et les autres fabricants - viennent-ils de perdre la bataille marketing? Ici aussi, tout n'est pas si simple!
Soudainement, Intel surpasse même TSMC à certains égards.
Regardez 1 millimètre carré d'une puce Intel de 10 nm, environ 5% de transistors en plus s'adaptent à 7 nm du même Apple, Qualcomm ou AMD.
Mais en même temps, l'augmentation de la densité a ses inconvénients - un chauffage accru!
Cela signifie que les cristaux Intel sont plus puissants, mais en raison de leur densité, ils chauffent davantage. Ainsi, nous obtenons le même étranglement notoire.
Et les processeurs fabriqués par TSMC - Apple Qualcomm et AMD bénéficient précisément de la disposition plus spacieuse des transistors d'environ la même taille.
La façon dont ils le font est plus une question d'architecture interne, et non un numéro qui est au nom de ces processus.
Ne pensez pas que j'ai oublié l'architecture N7FF + - oui, elle est encore plus dense qu'Intel, mais si nous parlons de puces AMD Zen 2, Appl A13, Snapdragon 865 - toutes sont fabriquées sur la base de TSMC 7FF et elle perd en densité Intel.
Le seul processeur déjà fabriqué avec la nouvelle technologie N7FF + utilisant une lithographie UV extrême est le Kirin 990 5G. Ici, bien sûr, la densité des transistors augmente considérablement - jusqu'à 15%!
En théorie, les fabricants suivent simplement un chemin légèrement différent, et si vous regardez dans l'avenir, il devient clair lequel: voici un signe de la façon dont tout se passera - des puces de nouvelle génération.
Nous nous intéressons à la ligne sur la densité des transistors par millimètre carré!
Selon ces données, Intel de plus de 30% contourne à la fois Samsung et TSMC dans la densité des transistors - et ce malgré le fait qu'ici nous comparons déjà 7 nm d'un fabricant et 5 d'un autre.
D'où vient cette augmentation? Comment une telle augmentation de densité est-elle possible - les prots vont tout simplement exploser ou fonctionner uniquement avec un système de refroidissement sophistiqué?
Pas certainement de cette façon. Le fait est qu'Intel envisage de passer à des transistors d'une structure complètement différente - appelée HNS - Horizontal Nano Sheets - cela nous permettra de faire le saut!
Mais Samsung a des plans similaires - ils vont un peu dans l'autre sens vers la structure FET Gate-All-Around.
C'est à quoi ça ressemble en réalité - pas si mignon, mais pensez juste à leur petite taille!
En conséquence, nous avons réalisé que derrière les noms marketing de 7 nm et 5 nm, il y a une bataille d'architectures, et à l'avenir nous pourrons savoir quel chemin était le bon.
Ce qui peut être dit avec certitude - nous allons faire un énorme bond en avant parmi toutes les puces, à la fois mobiles et de bureau, dans les prochaines années.
Sur cette note, je ne veux pas terminer le sujet des processeurs, car nous avons étudié beaucoup d'informations et de documents, y compris triés pendant le processus de production. Par exemple, avez-vous entendu parler de ce processus de lithographie ultraviolette extrême? Si sur les doigts, c'est une sorte de fantaisie - une goutte d'étain se transforme en plasma après qu'un laser frappe: c'est ainsi que les processeurs modernes sont créés. Mais les installations elles-mêmes ne peuvent être créées que par une seule entreprise au monde, et tous les géants en dépendent.