ماذا تعني كلمة 7nm و 10nm بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية؟
لماذا هذه الأرقام مهمة؟
يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية باستخدام مليارات الترانزستورات الصغيرة والبوابات الكهربائية التي تجري العمليات الحسابية.
أصغر الترانزستور، يلزمه أقل قوة مطلوبة. 7 نانومتر و 10 نانومتر هي قياسات لحجم هذه الترانزستورات – نانومتر، هي طول ضئيل – وهي مقياس مفيد للحكم على مدى قوة وحدة المعالجة المركزية المعينة.
كمرجع، 10nm هي عملية التصنيع الجديدة من إنتل Intel ، والتي تم طرحها لأول مرة في Q4 2019 ، و 7nm عادةً ما تشير إلى عملية TSMC ، وهي ما تستند إليه معالجات AMD الجديدة وشرائح Apple A12X.
لماذا هذه العمليات الجديدة مهمة جداً؟
قانون مور، وهي ملاحظة قديمة مفادها أن عدد الترانزستورات على الشريحة يتضاعف كل عام بينما يتم خفض التكاليف إلى النصف، ظل هذا القانون صحيح لفترة طويلة ولكن تم تباطؤه في الآونة الأخيرة.
في أواخر التسعينيات وأوائل الألفية الثانية، تقلصت الترانزستورات في الحجم بمقدار النصف كل عامين، مما أدى إلى تحسينات هائلة على جدول منتظم.
لكن التقلص المتزايد أصبح أكثر تعقيداً، ولم نشهد ترانزستور يتقلص من إنتل منذ عام 2014. هذه العمليات الجديدة هي أول الانكماشات الرئيسية منذ فترة طويلة، وخاصة من إنتل، وتمثل إعادة إحياء قصيرة لقانون مور.
مع تأخر إنتل، حظيت حتى الأجهزة المحمولة بفرصة اللحاق بالركب، حيث يتم تصنيع رقاقة أبل A12X على أساس عملية TSMC في 7nm، وامتلاك سامسونج Samsung عملية 10nm الخاصة بها.
مع وجود وحدات المعالجة المركزية التالية من AMD على عملية TSMC في 7nm ، فإن هذا يمثل فرصة لهم لتجاوز إنتل Intel في الأداء، وتقديم بعض المنافسة السليمة لاحتكار إنتل Intel في السوق – على الأقل حتى تبدأ رقائق Intel Sunny بحجم 10nm في الوصول إلى الرفوف.
ماذا تعني كلمة nm حقاً:
يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية باستخدام الطباعة الضوئية، حيث يتم حفر صورة وحدة المعالجة المركزية على قطعة من السيليكون.
يشار عادةً إلى الطريقة الدقيقة لكيفية القيام بذلك باسم عقدة العملية process node ويتم قياسها بصغر حجم الترانزستورات التي يمكن تصنيعها من قبل الشركة المصنعة.
نظراً لأن الترانزستورات الأصغر تتميز بالكفاءة في استهلاك الطاقة، فيمكنها إجراء المزيد من العمليات الحسابية دون زيادة درجة الحرارة، وهو عادة ما يكون العامل المحدد لأداء وحدة المعالجة المركزية.
كما يسمح أيضاً بأحجام أصغر للقالب، مما يقلل التكاليف ويمكن أن يزيد الكثافة بنفس الأحجام، وهذا يعني المزيد من النوى لكل شريحة.
إن 7nm فعالة بكثافة ضعف العقدة السابقة التي تبلغ 14 نانومتر، والتي تسمح لشركات مثل AMD بإصدار رقائق خوادم 64 نواة ، وهو تحسن كبير مقارنة بـ 32 مركزاً سابقاً (و 28 من إنتل).
من المهم الإشارة إلى أنه على الرغم من استمرار إنتل في عقد 14nm وتعيين AMD لإطلاق معالجات 7nm الخاصة بها قريباً، فإن هذا لا يعني أن AMD ستكون أسرع مرتين. لا يتناسب الأداء بالضبط مع حجم الترانزستور، وفي مثل هذه المقاييس الصغيرة، لم تعد هذه الأرقام دقيقة بعد الآن.
يمكن أن تختلف الطريقة التي يقيس بها كل مسبك لأشباه الموصلات من واحد إلى آخر، لذلك من الأفضل أخذها كشروط تسويق تستخدم لتجزئة المنتجات بدلاً من قياسات دقيقة للحجم.
على سبيل المثال، من المتوقع أن تتنافس العقدة 10nm القادمة من إنتل مع عقدة TSMC البالغة 7nm ، على الرغم من عدم مطابقة الأرقام.
معالجات الهواتف المحمولة سوف تشهد أكبر التطورات:
مع 7nm (مقارنة بـ 14nm)، يمكنك الحصول على أداء أعلى بنسبة 25٪ بنفس القوة، أو يمكنك الحصول على نفس الأداء بنصف القوة.
هذا يعني عمر أطول للبطارية مع نفس الأداء ورقائق أكثر قوة للأجهزة الأصغر حجماً، حيث يمكنك بشكل فعال مضاعفة الأداء في هدف الطاقة المحدود.
لقد رأينا بالفعل شريحة A12X من Apple وهي تسحق بعض شرائح Intel القديمة في المعايير، على الرغم من تبريدها وتعبئتها بشكل سلبي فقط داخل الهاتف الذكي، وهذه هي أول شريحة بحجم 7nm تصل إلى السوق.
إن الرقائق الأسرع والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة تؤثر على كل جانب من جوانب عالم التكنولوجيا تقريباً.
