Význam označení „7nm“ a „10nm“ u procesorů
Procesory, srdce každého počítače, jsou tvořeny miliardami miniaturních tranzistorů. Tyto tranzistory, fungující jako elektrické spínače, otevírají a zavírají cestu proudu, a tím provádějí výpočty. Pro svou činnost potřebují energii, přičemž platí, že čím menší je tranzistor, tím menší je jeho spotřeba. Označení jako „7nm“ a „10nm“ udávají velikost těchto tranzistorů. „nm“, neboli nanometr, je jednotka délky a slouží jako užitečný ukazatel pro posouzení výkonnosti daného procesoru.
Například, „10nm“ proces je nový výrobní proces společnosti Intel, plánovaný pro uvedení na trh v posledním čtvrtletí roku 2019. Naopak, „7nm“ obvykle odkazuje na výrobní proces společnosti TSMC, který je základem nových procesorů od AMD a čipu A12X od společnosti Apple.
Proč je zmenšování tranzistorů klíčové?
Moorův zákon, který předpovídal každoroční zdvojnásobení počtu tranzistorů na čipu a zároveň snížení nákladů o polovinu, platil dlouhou dobu. Nicméně, v poslední době se tento trend zpomalil. Na přelomu tisíciletí se velikost tranzistorů zmenšovala o polovinu každé dva roky, což vedlo k výraznému nárůstu výkonu. Nicméně, další zmenšování se stalo technicky náročnějším a Intel nezaznamenal významný posun od roku 2014. Tyto nové procesy představují významný krok vpřed po delší době, a svým způsobem krátkodobé oživení Moorova zákona.
Zpoždění Intelu umožnilo mobilním zařízením dohnat krok. Apple čip A12X využívá 7nm proces TSMC a Samsung má svůj vlastní 10nm proces. S dalšími procesory AMD, které také využívají 7nm proces TSMC, se otevírá příležitost pro AMD překonat Intel a přinést na trh konkurenci. Tato situace potrvá alespoň do doby, než Intel představí své 10nm čipy „Sunny Cove“.
Co vlastně „nm“ znamená?
Procesory jsou vyráběny pomocí fotolitografie, což je proces, při kterém je obraz procesoru „vyleptán“ na křemíkový plátek. Přesný postup se nazývá procesní uzel a měří se podle toho, jak malé tranzistory je výrobce schopen vyrobit.
Menší tranzistory jsou energeticky úspornější a mohou provádět více výpočtů bez nadměrného zahřívání. To je klíčové, protože nadměrné teplo obvykle omezuje výkon procesoru. Menší rozměry tranzistorů umožňují zmenšit i samotné čipy, což snižuje výrobní náklady a umožňuje umístit více tranzistorů na stejnou plochu. Díky tomu lze dosáhnout i vyššího počtu jader na čip. Například 7nm technologie je zhruba dvakrát hustší než předchozí 14nm proces, což umožňuje společnostem jako AMD vyrábět 64jádrové serverové čipy, což je výrazné zlepšení oproti předchozím 32 jádrům (a 28 jádrům u Intelu).
Je však důležité si uvědomit, že i když Intel stále používá 14nm technologii a AMD se chystá uvést své 7nm procesory, neznamená to, že procesory od AMD budou dvakrát rychlejší. Výkon se přesně neskaluje s velikostí tranzistoru a v takto malých měřítcích již čísla nemusí být tak přesná. Metody měření se mohou u jednotlivých výrobců lišit, proto by se tato označení měla vnímat spíše jako marketingové termíny, než jako přesná měřítka výkonu nebo velikosti. Například, očekává se, že nový 10nm proces Intelu bude konkurovat 7nm procesu TSMC, i když čísla naznačují rozdíl.
Mobilní čipy těží ze zmenšování nejvíce
Zmenšování výrobního procesu nepřináší výhody jen v oblasti výkonu, ale také v oblasti mobilních zařízení. S 7nm technologií (oproti 14nm) lze dosáhnout o 25 % vyššího výkonu při stejné spotřebě energie, nebo naopak stejného výkonu při poloviční spotřebě. To znamená delší výdrž baterie při zachování výkonu a výkonnější čipy pro menší zařízení. Díky tomu lze na stejnou plochu umístit dvakrát větší výkon při zachování stejné spotřeby energie. Apple čip A12X již v testech překonává starší procesory Intel, přestože se nachází uvnitř smartphonu a je pasivně chlazený. A to je teprve první 7nm čip na trhu.
Zmenšování uzlů je vždy pozitivní zpráva, protože rychlejší a energeticky úspornější čipy ovlivňují téměř každý aspekt technologického světa. Rok 2019 byl důležitý pro technologie s těmito nejnovějšími procesy. Je povzbudivé vidět, že Moorův zákon ještě není zcela mrtvý.