Размерът на процесния възел на процесор винаги е нещо, което често се обсъжда в спецификациите на чипа. Но какво е това и защо има значение?

Какво означава "размер на процеса"?

В този контекст "процесът" се използва за описване на процеса на производство, а не на процесора на компютъра. Става въпрос за това как се прави чипа, а не какво може да направи. Размерът на процесния възел, измерен в нанометри, описва размера на най-малкия възможен елемент на процесора.

Представете си следното: Ако дизайнът на процесор е цифрово изображение, размерът на един "пиксел" ще бъде размерът на процеса. Например, по текущия процес на Intel, най-малкият възможен елемент е 14 нанометра или 14nm. Колкото по-малък е процесът, толкова по-голяма е разделителната способност, която може да се получи. В резултат на това производителите могат да направят транзисторите и другите компоненти по-малки. Това означава, че повече транзистори могат да бъдат натъпкани в по-малко физическо пространство. Това осигурява някои големи предимства, както и двойка недостатъци.

Защо е по-малък по-добър?

Ако свиете всички части на транзистора еднакво, електрическите свойства на този транзистор няма да се променят. И колкото повече транзистори можете да се поберат в дадено пространство, толкова по-голяма производителност ще имате. Това е благодарение на увеличаването на изчислителния паралелизъм и размерите на кеша. Така че, ако се опитвате да ускорите чип или да добавите нови функции, има силен стимул да намалите размера на транзисторите си.

По-малките процеси също имат по-малък капацитет, което позволява на транзисторите да се включват и изключват по-бързо, докато използват по-малко енергия. И ако се опитвате да направите по-добър чип, това е перфектно. Колкото по-бързо транзисторът може да превключва и изключва, толкова по-бързо може да работи. И транзисторите, които се включват и изключват с по-малко енергия, са по-ефективни, намалявайки оперативната мощност или "динамичната консумация на енергия", изисквана от процесора. Чип с по-ниска динамична консумация на енергия ще източва батериите по-бавно, ще струва по-малко и ще бъде по-екологично чист.

По-малките чипове също са по-евтини. Чиповете се правят върху кръгли пластини от силиций, като този по-горе. Един пластинки обикновено съдържа десетки процесори умира. По-малък размер на процеса ще създаде по-малък размер на умрелия. И ако размерът е по-малък, повече удари ще се поберат на една силиконова подложка. Това води до повишаване на производствената ефективност, намалявайки разходите за производство. Разработването на нов процес изисква значителни инвестиции, но след като бъде възстановена, разходите се намаляват значително.

Какъв е недостатъкът на по-малък размер на процеса?

По-малки транзистори са по-трудни за правене. Тъй като транзисторите се свиват, става все по-трудно и трудно да се правят чипове, които се движат при най-високата възможна часовникова скорост. Някои чипове няма да могат да се движат с максимална скорост и тези чипове ще получат "binned" или означени като чипове с по-ниски тактови честоти или по-малки кешове. По-малките процеси обикновено имат повече чипове, намазани с по-ниски тактови честоти, тъй като създаването на "перфектен" чип е по-голямо предизвикателство. Производителите са внимателни, за да елиминират възможно най-много въпроси, но често се свеждат до неизбежните варианти на аналоговия свят.

По-малките транзистори също имат по-голямо "изтичане". Изтичането е измерване колко ток позволява транзисторът през, когато е в положение "изключено". Това означава, че тъй като течовете се увеличават, така и статичното потребление на енергия или количеството енергия, което транзисторът консумира, докато е празен. Чипът с по-голямо изтичане изисква по-голяма мощност дори когато не е активен, източвайки батериите по-бързо и работи по-малко ефективно.

По-малкият процес може да има по-ниска доходност, което води до по-малко напълно функционални чипове. Това може да доведе до забавяне на производството и недостиг. Това прави по-трудно възстановяването на инвестициите, необходими за разработването на нов процес. Този елемент на риск е в основата на всеки нов производствен процес, но той е особено валиден за процес, който е толкова прецизен, колкото полупроводниковото производство.

Разбира се, производителите се опитват да намалят или премахнат тези проблеми при разработването на нов процес и те често са успешни. Ето защо получаваме чипове, които са по-бързи и по-ефективни дори и с намаляването на размера на процеса.

заключение

Процесът на свиване на процеса е труден, но ползите създават силен стимул за производителите да преследват по-малки и по-малки размери на процесите. И благодарение на това шофиране потребителите получават по-бързи и по-ефективни чипове на всеки две години. Това са тези постижения, които правят технологични чудеса като смартфони възможни и това ще даде възможност за следващото поколение технологични постижения.