Το μέγεθος του κόμβου διεργασίας ενός επεξεργαστή είναι πάντα κάτι που συζητείται συχνά στις προδιαγραφές του τσιπ. Αλλά τι είναι αυτό και γιατί έχει σημασία;

Τι σημαίνει "μέγεθος διαδικασίας";

Σε αυτό το πλαίσιο, η "διαδικασία" χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη διαδικασία κατασκευής και όχι τον επεξεργαστή του υπολογιστή. Πρόκειται για το πώς γίνεται το τσιπ, όχι για το τι μπορεί να κάνει. Το μέγεθος του κόμβου διεργασίας, μετρούμενο σε νανόμετρα, περιγράφει το μέγεθος του μικρότερου δυνατού στοιχείου ενός επεξεργαστή.

Φανταστείτε το εξής: Εάν ο σχεδιασμός ενός επεξεργαστή είναι ψηφιακή εικόνα, το μέγεθος ενός pixel θα είναι το μέγεθος διαδικασίας. Για παράδειγμα, στην τρέχουσα διαδικασία της Intel, το μικρότερο δυνατό στοιχείο είναι 14 νανόμετρα ή 14nm. Όσο μικρότερη είναι η διαδικασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση που μπορεί να επιτευχθεί. Ως αποτέλεσμα, οι κατασκευαστές μπορούν να κάνουν τα τρανζίστορ και τα άλλα εξαρτήματα μικρότερα. Αυτό σημαίνει ότι περισσότεροι τρανζίστορ μπορούν να γεμιστούν σε μικρότερο φυσικό χώρο. Αυτό παρέχει μερικά σημαντικά οφέλη, καθώς και ένα ζευγάρι μειονεκτήματα.

Γιατί είναι μικρότερα καλύτερα;

Εάν συρρικνώσετε όλα τα μέρη ενός τρανζίστορ εξίσου, οι ηλεκτρικές ιδιότητες αυτού του τρανζίστορ δεν θα αλλάξουν. Και όσο πιο τρανζίστορ μπορείτε να χωρέσετε σε ένα δεδομένο χώρο, τόσο μεγαλύτερη δύναμη επεξεργασίας θα έχετε. Αυτό οφείλεται στις αυξήσεις στον υπολογιστικό παραλληλισμό και στα μεγέθη της κρυφής μνήμης. Επομένως, αν προσπαθείτε να επιταχύνετε ένα τσιπ ή να προσθέσετε νέα χαρακτηριστικά, υπάρχει ένα ισχυρό κίνητρο για τη συρρίκνωση του μεγέθους των τρανζίστορ.

Οι μικρότερες διεργασίες έχουν επίσης χαμηλότερη χωρητικότητα, επιτρέποντας στα τρανζίστορ να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται πιο γρήγορα, ενώ χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια. Και αν προσπαθείτε να κάνετε ένα καλύτερο τσιπ, αυτό είναι τέλειο. Όσο γρηγορότερα ένα τρανζίστορ μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να λειτουργήσει. Και τα τρανζίστορ που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν με λιγότερη ενέργεια είναι πιο αποτελεσματικά, μειώνοντας τη λειτουργική ισχύ ή τη "δυναμική κατανάλωση ενέργειας" που απαιτείται από έναν επεξεργαστή. Ένα τσιπ με χαμηλότερη κατανάλωση δυναμικής ενέργειας θα αποβάλει μπαταρίες πιο αργά, θα κοστίσει λιγότερο για να τρέξει και θα είναι φιλικότερη προς το περιβάλλον.

Οι μικρότερες μάρκες είναι επίσης λιγότερο δαπανηρές. Τα τσιπ είναι φτιαγμένα σε κυκλικές πλάκες πυριτίου, όπως η παραπάνω. Ένα ενιαίο δίσκο θα περιέχει τυπικά δεκάδες μήτρες επεξεργαστών. Ένα μικρότερο μέγεθος διαδικασίας θα δημιουργήσει ένα μικρότερο μέγεθος μήτρας. Και αν το μέγεθος της μήτρας είναι μικρότερο, περισσότερες μήτρες θα χωρέσουν σε ένα ενιαίο δίσκο πυριτίου. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της αποδοτικότητας στην κατασκευή, μειώνοντας το κόστος κατασκευής. Η ανάπτυξη μιας νέας διαδικασίας απαιτεί σημαντικές επενδύσεις, αλλά μετά την ανάκτηση του κόστους, το κόστος ανά μονάδα πέφτει σημαντικά.

Ποιο είναι το μειονέκτημα ενός μικρότερου μεγέθους διαδικασίας;

Μικρότερα τρανζίστορ είναι πιο δύσκολο να γίνει. Καθώς οι τρανζίστορ συρρικνώνονται, γίνεται όλο και πιο δύσκολο να γίνουν τσιπ που τρέχουν με την υψηλότερη δυνατή ταχύτητα ρολογιού. Ορισμένες μάρκες δεν θα είναι σε θέση να τρέχουν με τελική ταχύτητα, και αυτές οι μάρκες θα πάρουν "binned", ή θα επισημανθούν, ως μάρκες με χαμηλότερες ταχύτητες ρολογιού ή μικρότερες κρυφές μνήμες. Οι μικρότερες διεργασίες γενικά έχουν περισσότερες μάρκες, που είναι γραμμένες σε χαμηλότερες ταχύτητες ρολογιού, καθώς η δημιουργία ενός "τέλειου" τσιπ είναι πιο δύσκολη. Οι κατασκευαστές φροντίζουν να εξαλείψουν όσο το δυνατόν περισσότερα ζητήματα, αλλά συχνά καταλήγουν στις αναπόφευκτες παραλλαγές του αναλογικού κόσμου.

Τα μικρότερα τρανζίστορ έχουν επίσης μεγαλύτερη "διαρροή". Η διαρροή είναι μια μέτρηση του πόσο ρεύμα επιτρέπει ένα τρανζίστορ όταν βρίσκεται στη θέση "off". Αυτό σημαίνει ότι καθώς αυξάνεται η διαρροή, το ίδιο ισχύει και για τη στατική κατανάλωση ενέργειας ή για την ποσότητα ισχύος που ένα τρανζίστορ καταναλώνει ενώ είναι αδρανές. Ένα τσιπ με μεγαλύτερη διαρροή απαιτεί περισσότερη ισχύ ακόμη και όταν δεν είναι ενεργή, αποστράγγιση των μπαταριών ταχύτερα και λειτουργία λιγότερο αποτελεσματικά.

Μια μικρότερη διαδικασία μπορεί να έχει χαμηλότερη απόδοση, με αποτέλεσμα λιγότερες πλήρως λειτουργικές μάρκες. Αυτό μπορεί να προκαλέσει καθυστερήσεις παραγωγής και ελλείψεις. Αυτό καθιστά πιο δύσκολο να αποκατασταθεί η επένδυση που απαιτείται για την ανάπτυξη μιας νέας διαδικασίας. Αυτό το στοιχείο κινδύνου βασίζεται σε οποιαδήποτε νέα κατασκευαστική διαδικασία, αλλά είναι ιδιαίτερα αληθές για μια διαδικασία τόσο ακριβή όσο η κατασκευή ημιαγωγών.

Φυσικά, οι κατασκευαστές προσπαθούν να μειώσουν ή να εξαλείψουν αυτά τα προβλήματα κατά την ανάπτυξη μιας νέας διαδικασίας και συχνά επιτυγχάνουν. Γι 'αυτό παίρνουμε τσιπ που είναι γρηγορότερα και πιο αποδοτικά ακόμα και όταν το μέγεθος της διαδικασίας συρρικνώνεται.

συμπέρασμα

Το μέγεθος της διαδικασίας συρρίκνωσης είναι δύσκολο, αλλά τα οφέλη δημιουργούν ένα ισχυρό κίνητρο για τους κατασκευαστές να κυνηγούν μικρότερα και μικρότερα μεγέθη διεργασιών. Και χάρη σε αυτή την κίνηση, οι καταναλωτές παίρνουν γρηγορότερα, πιο αποτελεσματικά μάρκες κάθε δύο χρόνια. Είναι αυτές οι εξελίξεις που κατέστησαν τεχνολογικά θαύματα όπως τα smartphones δυνατή και αυτό θα επιτρέψει την επόμενη γενιά τεχνολογικών επιτευγμάτων.