يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية باستخدام مليارات الترانزستورات الصغيرة والبوابات الكهربائية التي يتم تشغيلها وإيقافها لإجراء العمليات الحسابية. يأخذون التيار للقيام بذلك ، وكلما كان الترانزستور أصغر ، كلما قل التيار المطلوب. “7nm” و “10nm” هي مقاييس لحجم هذه الترانزستورات – “نانومتر” نانومتر ، الحد الأدنى من الطول – وهي مقياس مفيد للحكم على مدى قوة وحدة المعالجة المركزية الخاصة.
للإشارة ، “10nm” هي عملية التصنيع الجديدة لشركة Intel ، والتي ستظهر لأول مرة في الربع الأخير من عام 2019 ، وعادةً ما تشير “7nm” إلى عملية TSMC ، وهو ما تستند إليه معالجات AMD الجديدة وشريحة A12X من Apple.
فلماذا هذه العمليات الجديدة مهمة جدا؟
قانون مور ، وهي ملاحظة قديمة مفادها أن عدد الترانزستورات على رقاقة يتضاعف كل عام مع خفض التكاليف إلى النصف ، صمدت لفترة طويلة ولكنها تباطأت مؤخرًا. في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين ، كان حجم الترانزستورات يتقلص بمقدار النصف كل عامين ، مما أدى إلى تحسينات هائلة وفقًا لجدول زمني منتظم. لكن المزيد من الانكماش أصبح أكثر تعقيدًا ، ولم نشهد تقلصًا في الترانزستور من Intel منذ عام 2014. هذه العمليات الجديدة هي أول انكماش كبير منذ وقت طويل ، خاصةً من Intel ، وتمثل إحياءً قصيرًا لقانون مور.
مع تخلف إنتل عن الركب ، أتيحت للأجهزة المحمولة أيضًا فرصة اللحاق بالركب ، حيث يتم تصنيع شريحة A12X من Apple على عملية TSMC 7nm و Samsung لديها عملية 10 نانومتر الخاصة بها. ومع معالجات AMD التالية على عملية TSMC 7nm ، فإن هذا يمثل فرصة لهم لتخطي Intel في الأداء ، مما يوفر منافسة صحية لاحتكار Intel في السوق – على الأقل حتى تبدأ رقائق Intel “Sunny Cove” 10 نانومتر على الرفوف.
ماذا تعني “نانومتر” حقًا
يتم تصنيع وحدات المعالجة المركزية باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية ، حيث يتم حفر صورة وحدة المعالجة المركزية على قطعة من السيليكون. عادةً ما تسمى الطريقة الدقيقة لكيفية القيام بذلك “عقدة العملية” ويتم قياسها بمدى صغر قدرة الشركة المصنعة على صنع الترانزستورات.
نظرًا لأن الترانزستورات الأصغر تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، فيمكنها إجراء المزيد من العمليات الحسابية دون ارتفاع درجة الحرارة ، وهو عادة ما يكون العامل المحدد في أداء وحدة المعالجة المركزية. كما يسمح أيضًا بأحجام قوالب أصغر ، مما يقلل التكاليف ويمكن أن يزيد الكثافة بنفس الأحجام ، مما يعني المزيد من النوى لكل شريحة. تعد 7nm بشكل فعال ضعف كثافة العقدة 14 نانومتر السابقة ، مما يسمح لشركات مثل AMD بإصدار شرائح خادم 64 نواة ، وهو تحسن هائل مقارنة بـ 32 مركزًا سابقًا (و 28 مركزًا من Intel).
ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أنه بينما لا تزال Intel تعمل على عقدة 14 نانومتر ومن المقرر أن تقوم AMD بإطلاق معالجات 7 نانومتر في وقت قريب جدًا ، فإن هذا لا يعني أن AMD ستكون أسرع مرتين. لا يتناسب الأداء تمامًا مع حجم الترانزستور ، وفي مثل هذه المقاييس الصغيرة ، لم تعد هذه الأرقام دقيقة بعد الآن. يمكن أن تختلف الطريقة التي يمكن أن تختلف بها مقاييس المسبك لأشباه الموصلات من واحد إلى آخر ، لذلك من الأفضل أخذها كمصطلحات تسويقية تُستخدم لتقسيم المنتجات بدلاً من قياسات دقيقة للقوة أو الحجم. على سبيل المثال ، من المتوقع أن تتنافس عقدة Intel 10nm القادمة مع عقدة TSMC 7nm ، على الرغم من أن الأرقام لا تتطابق.
ستشهد رقائق الهاتف المحمول أكبر التحسينات
ومع ذلك ، فإن انكماش العقدة لا يتعلق فقط بالأداء ؛ كما أن لها تداعيات هائلة على الرقائق القابلة للارتداء والأجهزة المحمولة منخفضة الطاقة. مع 7 نانومتر (مقارنة بـ 14 نانومتر) يمكنك الحصول على أداء أكثر بنسبة 25٪ بنفس القوة ، أو يمكنك الحصول على نفس الأداء بنصف الطاقة. وهذا يعني عمرًا أطول للبطارية مع نفس الأداء ورقائق أقوى بكثير للأجهزة الأصغر حجمًا حيث يمكنك ضغط ضعف الأداء في هدف الطاقة المحدودة. لقد رأينا بالفعل شريحة A12X من Apple تحطيم بعض شرائح Intel القديمة في المعايير ، على الرغم من أنها مبردة بشكل سلبي ومعبأة داخل الهاتف الذكي ، وهي فقط أول شريحة 7nm تصل إلى السوق.
يعد تقليص العقدة دائمًا خبرًا جيدًا ، حيث تؤثر الرقائق الأسرع والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة على كل جانب من جوانب عالم التكنولوجيا تقريبًا. سيكون عام 2019 عامًا مثيرًا للتكنولوجيا باستخدام هذه العقد الأخيرة ، ومن الجيد أن نرى أن قانون مور لم يمت بعد.
