Dacă v-a fost dor de un articol de tip "Ştiaţi că", azi veţi afla de ce se tot micşorează procesoarele odată cu trecerea anilor, că tot s-a vorbit recent despre cipseturi de 3 nm şi 2 nm chiar. Am trecut pe rând în ultimele decenii de la procesoare de 250 nm în 1996 la 32 nm în 2009, 10 nm în 2016 şi 5 nm în 2020. Acum sunt pe piaţă şi procesoare de 4 nm (4 nanometri) şi mă refer aici la Exynos 2200 şi Snapdragon 8 Gen 1.
Viitorul arată astfel: 2023 şi 2024 ne vor aduce procesoare de 3 şi 2 nanometri, asta cel puţin la TSMC. Intel e încă blocată la 7 nm, iar la 5 nm ajunge de abia în 2024. Haideţi să o luăm pe rând totuşi şi să vedem ce e cu aceste cipuri.
Ce este un cip, de ce nanometri?
Un cip este realizat din mici tranzistori din silicon, care sunt foarte mici, aşa că pot fi milioane sau chiar miliarde de tranzistori pe un cip. "Nanometru" înseamnă aici mărimea fiecărui tranzistor şi nu a cipului, cum aţi fi putut crede. Nu e neapărat unitate de mărime cât e asociat şi "nodului de tehnologie" şi "nodului de proces".
Cu cât e mai mic un tranzistor, cu atât poţi pune mai mulţi pe un cipset şi să îi creşti puterea de calcul. La începutul anilor 1990, fiecare tranzistor avea o mărime de de sute de nanometri. Acum am ajuns la cipuri de 5 şi 4 nm pe telefoane mobile. Samsung, Qualcomm şi Apple lucrează la unele de 3 nm. În ziua de azi acest termen s-a cam schimbat şi nu mai defineşte neapărat mărimea tranzistorului.
Acum e termen de marketing mai mult şi reprezintă evoluţia procesului de producţie mai degrabă decât o mărime.
Iată şi avantajele cipurilor cu tranzistori de mai puţin nm:
- Procesare mai rapidă: în cipurile cu mai puţini nanometri, tranzistorii sunt "înghesuiţi" şi distanţă între ei este mică, iar de vreme ce electronii călătoresc pe o distanţă mai mică, semnalul electric trece mai rapid şi avem procesare mai rapidă
- Consum redus: cu tranzistori înghesuiţi, electronii circulă mai uşor şi mai liber, fără a necesita atât de multă energie. Asta se vede cel mai bine la procesorul Apple M1 care oferă performanţă mai bună şi cu un consum mai redus faţă de cipurile mai vechi.
- Mai puţină căldură: mişcarea de electroni provoacă pierderi de energie, sub formă de căldură. De aceea se încing laptopurile şi telefoanele. Cipurile cu mai puţini nm au o distanţă de deplasare a electronilor mai mică şi generează mai puţină căldură.
Probleme, particularități
Problema e şi cine măsoară aceşti tranzistori. Când Intel a lansat cipuri pe tehnologie de 10 nm ele aveau aceeaşi performanţă ca şi cele TSMC de 7 nm, deşi acestea din urmă ar fi fost teoretic mai bune. Nu uităm şi de Legea lui Moore, care a observat că numărul de tranzitori pe un circuit integrat se dublează la fiecare 2 ani. Asta nu se poate susţine la infinit, iar ritmul de evoluţie a încetinit prin 2010, când s-a terminat cu dublarea numărului de tranzistori.
Nu ştim încă spre exemplu ce vine după cipul de 2 nm de la IBM, cel creat în mai 2021 şi care are componente mai mici decât ADN-ul uman. Limitarea fizică a producţiei unui tranzistor atât de mică este evidentă şi suntem şi la limita materialelor metalice utilizate. Se discută despre stările de rotire ale electronilor (spintronics), geometrie nano wire şi alte soluţii sau trecerea la alte materiale decât silicon şi aliaje metalice.
