Prosessornoder: Hva betyr 7nm og 10nm for CPU-er?
Kjernen i alle prosessorer (CPU-er) er konstruert ved hjelp av et utall av mikroskopiske transistorer. Disse fungerer som elektriske brytere som slås av og på i en rasende fart for å utføre komplekse beregninger. For å fungere, trenger disse transistorene strøm, og det er en direkte sammenheng: jo mindre transistorene er, desto mindre strøm kreves. Tall som «7nm» og «10nm» refererer til den fysiske størrelsen på disse transistorene. Betegnelsen «nm» står for nanometer, en ekstremt liten lengdeenhet, og gir en indikasjon på en CPU sin effektivitet og ytelse.
Som et referansepunkt er «10nm» Intels nyeste produksjonsteknologi, som ble forventet i slutten av 2019. «7nm»-prosessen, derimot, er typisk knyttet til TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), og er grunnlaget for AMDs nyere CPU-er og Apples A12X-prosessor.
Hvorfor er disse nye prosessene så sentrale?
Moores lov, en lenge observert tendens om at antallet transistorer på en brikke dobles årlig mens kostnadene halveres, har over tid avtatt i vekst. Tidligere, på slutten av 1990-tallet og begynnelsen av 2000-tallet, halverte transistorene sin størrelse omtrent hvert andre år, noe som resulterte i enorme forbedringer på jevnlig basis. Men det har blitt stadig mer utfordrende å krympe transistorene ytterligere. Faktisk har ikke Intel redusert transistorstørrelsen siden 2014. De nye prosessene er de første betydelige krympningene på lenge, særlig fra Intel, og antyder en midlertidig gjenopplivning av Moores lov.
På grunn av Intels treghet, har selv mobile enheter fått mulighet til å ta igjen. Apples A12X-brikke, basert på TSMCs 7nm-prosess, er et godt eksempel på dette. Samsung har også sin egen 10nm-prosess. Med AMDs kommende prosessorer som benytter TSMCs 7nm-prosess, kan de også få sjansen til å overgå Intel i ytelse. Dette bringer etterlengtet konkurranse til Intels markedsposisjon – i det minste inntil Intels «Sunny Cove» 10nm-brikker er klare for markedet.
Hva «nm» egentlig betyr
CPU-er produseres gjennom fotolitografi, en prosess der et bilde av CPU-en etses på en silisiumplate. Den nøyaktige metoden som brukes refereres til som prosessnode. Den måles ut ifra hvor små transistorene kan lages.
Mindre transistorer er mer energieffektive. De kan dermed utføre flere beregninger uten å overopphetes. Dette er en faktor som vanligvis begrenser CPU-ytelsen. Mindre transitorer muliggjør også mindre brikkestørrelser, noe som reduserer produksjonskostnadene og øker tettheten på samme fysiske areal. Dette betyr flere kjerner per brikke. 7nm-prosessen er i praksis dobbelt så tett som den forrige 14nm-noden. Dette gir selskaper som AMD mulighet til å produsere 64-kjerners serverprosessorer, en betydelig forbedring fra de tidligere 32 kjernene (og Intels 28).
Det er likevel viktig å understreke at selv om Intel fortsatt benytter 14nm-noden, og AMD snart lanserer sine 7nm-prosessorer, betyr ikke det at AMDs prosessorer vil være dobbelt så raske. Ytelse øker ikke lineært med transistorstørrelsen. I så liten skala er disse tallene ikke lenger like presise. Målemetodene kan variere mellom forskjellige produsenter, og disse betegnelsene bør mer ses på som markedsføringsbegreper som brukes til å kategorisere produkter, snarere enn nøyaktige målinger av ytelse eller størrelse. For eksempel er det ventet at Intels kommende 10nm-node skal konkurrere med TSMCs 7nm-node, til tross for at tallene er ulike.
Mobile prosessorer vil se de største forbedringene
En nodekrymping handler ikke bare om ytelse; det har også stor betydning for mobile enheter og bærbare datamaskiner med lavt strømforbruk. Med en 7nm-prosess (sammenlignet med 14nm), kan man oppnå 25 % høyere ytelse med samme strømforbruk, eller samme ytelse med halvparten av strømforbruket. Dette gir lengre batterilevetid med samme ytelse, og muliggjør kraftigere prosessorer for mindre enheter, da man i praksis kan plassere dobbelt så mye ytelse innenfor den samme strømrammen. Apples A12X-brikke har allerede overgått visse eldre Intel-prosessorer i ytelsestester, til tross for at den bare har passiv kjøling og er innebygd i en smarttelefon. Dette er bare den første 7nm-brikken på markedet.
En nodekrymping er alltid gode nyheter, ettersom raskere og mer energieffektive prosessorer påvirker nesten alle aspekter av teknologi. 2019 var et spennende år for teknologi med disse nye nodene, og det er godt å se at Moores lov ennå ikke er død.