Di manakah Intel secara umum? Baru saja merangkak 10 nm?
Kami memutuskan untuk mencari tahu apa yang diukur nanometer ini? Dan apakah sangat penting untuk mengukurnya atau hanya pemasaran? Dan apakah Intel benar-benar ketinggalan zaman?
Sebelum beralih ke prosesor di smartphone dan komputer kita, sedikit hal mendasar, bagaimana cara kerja prosesor?
Temui transistor ini! Elemen kunci dari semua prosesor. Sebenarnya, transistor adalah saklar. Arus mengalir melaluinya - ini adalah 1, arus tidak mengalir - ini adalah 0. Hal ini memungkinkan penghitungan dalam sistem biner - dasar dari semua prosesor!
Sebelumnya, transistor adalah lampu vakum. Bersyarat - hidup atau mati: satu atau nol.
Ada banyak bohlam seperti itu agar semuanya berfungsi entah bagaimana. Misalnya, komputer ENIAC 1946 yang terlibat dalam pembuatan bom hidrogen memiliki 17,5 ribu tabung hampa udara dan berat 27 ton, menempati area 167 meter persegi. Pada saat yang sama, dia memakan listrik 150 kW.
Dan inilah salah satu poin penting yang perlu diperhatikan. Sekali lagi, konsumsi daya 17,5 ribu bohlam ini adalah 150 kW.
Tetapi pada awal 1960-an, terjadi revolusi - penemuan dan awal produksi transistor efek medan. Mereka memiliki silikon sebagai semikonduktor awal mereka - maka silikon terkenal, ahem, yaitu Silicon Valley!
Dan kemudian dimulai! Ukuran transistor telah menurun begitu banyak sehingga mengkonsumsi listrik lebih sedikit dan memakan lebih sedikit ruang. Dan jumlah transistor dalam komputasi mulai meningkat dengan kecepatan yang luar biasa! Dan dengan itu kekuatan sistem komputasi!
Prosesor industri pertama Intel 4004, yang dirilis pada tahun 1971, memiliki 2.250 transistor.
Dan sekarang, misalnya, di A13 Bionic dari transistor ini 8,5 miliar - itu lebih banyak dari jumlah manusia di planet ini! Sampai jumpa…
Tapi berapa banyak transistor modern yang benar-benar berkurang, seberapa kecil mereka? Perbandingan sederhana, mudah dimengerti - misalnya, dengan rambut manusia!
Hampir 1,5 juta transistor modern yang dibuat dengan menggunakan proses teknologi 7-nanometer dapat ditempatkan pada bagiannya!
Artinya, Anda dapat menempatkan transistor 4 kali lebih banyak pada ketebalan rambut manusia daripada di prosesor Intel 4004!
Mengapa harus dikurangi? Semuanya lebih atau kurang jelas di sini!
Pertama, semakin kecil transistor, semakin sedikit daya yang dikonsumsi. Anda sudah memahami ini dengan contoh tabung.
Dan kedua, ada lebih banyak dari mereka yang mati, yang berarti produktivitas meningkat. Manfaat ganda!
Dan di sini kita beralih ke konsep proses teknis atau Node Teknologi - apa itu?
Jika untuk menyederhanakan sebanyak mungkin, maka nilai proses teknis secara historis adalah panjang minimum saluran transistor - seperti yang Anda lihat pada gambar - Anda tidak boleh bingung dengan ukuran seluruh transistor.
Artinya, semakin kecil ukuran proses teknisnya, semakin baik - inilah yang coba disampaikan oleh perusahaan kepada kami, tetapi apakah semuanya begitu sederhana?
Dan di sini ada hal lain yang penting: transistor berbeda dan berbeda tidak hanya dalam ukuran, tetapi juga dalam strukturnya.
Klasik, planar atau datar, transistor relatif tidak lagi digunakan baru-baru ini - pada tahun 2012. Mereka memberi jalan ke transistor tiga dimensi, di mana mereka memperluas saluran ke dimensi ketiga, mengurangi ketebalannya dan dengan demikian mengurangi transistor itu sendiri. Struktur ini disebut FinFET dan digunakan sekarang.
Teknologi ini banyak membantu mengurangi ukuran transistor dan, yang paling penting, ini sangat meningkatkan jumlah transistor per unit area, yang merupakan salah satu indikator kinerja utama!
Tetapi apakah konsep proses teknis saat ini memiliki arti yang sama seperti beberapa tahun yang lalu?
Tren yang sangat penting dilacak di seluruh industri - setiap proses teknis berikutnya 30% lebih sedikit dari yang sebelumnya, yang membantu menggandakan jumlah transistor sambil mempertahankan konsumsi energi yang sama - misalnya, 130 * 0,7 = 90 nm, 90 * 0,7 = 65 nm, lalu hingga 45 nm, 32 nm, dan seterusnya.
Dan ini masih sejalan dengan Hukum Moore:
Jumlah transistor pada chip sirkuit terintegrasi berlipat ganda setiap 24 bulan.
Ada apa di balik permainan angka ini?
Kami telah menemukan bahwa proses teknisnya adalah ukuran gerbang transistor, yaitu panjang saluran yang melewati atau tidak melewati arus itu sendiri, dan ukuran ini adalah kuncinya!
Tetapi ternyata ini benar hanya jika kita berbicara tentang 32 nm lama - semuanya akurat di sana, bahkan jika Anda mengukurnya dengan penggaris! Dan parameter ini didokumentasikan!
Tapi ini sampai tahun 2009, ketika konsep proses teknis dan penunjukannya dikecualikan dari apa yang disebut "Rencana internasional untuk pengembangan teknologi semikonduktor"!
Sederhananya - angka yang ditunjukkan dalam proses tersebut saat ini hanyalah label pemasaran!
Produsen menjadi liar dan mulai menyebut semuanya 10, 7 dan umumnya 5 nanometer, dan seseorang sudah berbicara tentang 3 nanometer! Anda dapat menempatkan semua ini dalam tanda kutip, sebagai sebutan sederhana dari generasi prosesor!
Berikut adalah contoh struktur prosesor Apple A12, yang diproduksi di pabrik TSMC menggunakan teknologi proses 7 nanometer. Perhatikan skala skala di pojok kiri bawah.
Jika kita membandingkan timbangan dan menghitungnya, ternyata lebar salurannya adalah 8 nanometer, padahal proses tersebut secara resmi disebut 7-nanometer.
Sekarang mari kita bandingkan proses 10nm Intel dan proses 7nm TSMC.
Ngomong-ngomong, ketahuilah bahwa saat ini TSMC adalah perusahaan yang membuat prosesor untuk AMD, dan juga membuat Apple A13 dan Snapdragon 865 - jadi pertimbangkan bahwa kami membandingkan semua chip mereka sekaligus.
Perhatikan dimensinya. Anda dapat langsung melihat bahwa 10nm yang sama dari Intel hampir sama dengan 7nm dari TSMC! Jadi Intel tidak jauh di belakang AMD dan pabrikan lain - apakah mereka baru saja kalah dalam pertempuran pemasaran? Di sini, juga, semuanya tidak sesederhana itu!
Tiba-tiba Intel bahkan mengungguli TSMC dalam beberapa hal.
Lihatlah 1 milimeter persegi dari 10nm Intel die, sekitar 5 persen lebih banyak transistor muat daripada 7nm dari Apple, Qualcomm, atau AMD.
Tetapi pada saat yang sama, peningkatan kepadatan memiliki kelemahan - peningkatan pemanasan!
Artinya kristal Intel lebih kuat, tetapi karena kepadatannya, kristal tersebut lebih panas. Jadi, kami mendapatkan pelambatan terkenal yang sama.
Dan prosesor yang diproduksi oleh TSMC - Apple Qualcomm dan AMD diuntungkan justru karena pengaturan transistor yang lebih luas dengan ukuran yang hampir sama.
Bagaimana mereka melakukannya lebih merupakan masalah arsitektur internal, dan bukan angka yang atas nama proses tersebut.
Jangan berpikir bahwa saya telah melupakan arsitektur N7FF + - ya, bahkan lebih padat daripada Intel, tetapi jika kita berbicara tentang chip AMD Zen 2, Appl A13, Snapdragon 865 - semua dibuat berdasarkan TSMC 7FF dan kehilangan kepadatan Intel.
Satu-satunya prosesor yang sudah diproduksi dengan teknologi N7FF + baru menggunakan litografi UV ekstrim adalah Kirin 990 5G. Di sini, tentu saja, kerapatan transistor meningkat pesat - sebanyak 15 persen!
Secara teori, pabrikan hanya mengikuti jalur yang sedikit berbeda, dan jika Anda melihat ke masa depan, menjadi jelas yang mana: inilah tanda bagaimana semuanya akan terjadi - chip generasi berikutnya.
Kami tertarik pada garis tentang kerapatan transistor per milimeter persegi!
Menurut data ini, Intel lebih dari 30 persen melewati Samsung dan TSMC dalam kepadatan transistor - dan ini terlepas dari fakta bahwa di sini kami telah membandingkan 7 nm dari satu pabrikan dan 5 dari pabrikan lainnya.
Dari mana asal peningkatan ini? Bagaimana peningkatan kepadatan mungkin - prot hanya akan meledak atau bekerja hanya dengan sistem pendingin yang mewah?
Tidak seperti itu. Masalahnya adalah Intel berencana untuk beralih ke transistor dengan struktur yang sama sekali berbeda - disebut HNS - Lembar Nano Horizontal - ini akan memungkinkan kita untuk melakukan lompatan!
Tetapi Samsung memiliki rencana serupa - mereka bergerak sedikit ke arah lain menuju struktur FET Gate-All-Around.
Ini terlihat pada kenyataannya - tidak begitu lucu, tapi pikirkan betapa kecilnya mereka!
Alhasil, kami menyadari bahwa di balik nama pemasaran 7 nm dan 5 nm terdapat pertarungan arsitektur, dan di masa mendatang kami akan dapat mengetahui jalur mana yang benar.
Apa yang dapat dikatakan dengan pasti - kami berada dalam lompatan besar di antara semua chip, baik seluler maupun desktop, dalam beberapa tahun ke depan.
Pada catatan ini, saya tidak ingin mengakhiri topik prosesor, karena kami telah mempelajari banyak informasi dan dokumen, termasuk memilah-milahnya selama proses produksi. Misalnya, pernahkah Anda mendengar tentang proses Litografi Ultraviolet Ekstrem ini? Jika dilihat dari jari, ini semacam fantasi - setetes timah berubah menjadi plasma setelah terkena laser: begitulah cara prosesor modern dibuat. Tetapi instalasi itu sendiri hanya dapat dibuat oleh satu perusahaan di dunia dan semua raksasa bergantung padanya.