Størrelsen på en processorens procesknude er altid noget, der ofte diskuteres i chipens specifikationer. Men hvad er det, og hvorfor betyder det noget?

Hvad betyder "processtørrelse"?

I denne sammenhæng bruges "proces" til at beskrive fremstillingsprocessen i stedet for computerens processor. Det handler om hvordan chip'en bliver lavet, ikke hvad den kan gøre. Størrelsen af ​​procesknuden, målt i nanometer, beskriver størrelsen af ​​en processorens mindste mulige element.

Forestil dig det sådan: Hvis en processors design er et digitalt billede, ville størrelsen af ​​en "pixel" være processtørrelsen. For eksempel på Intels nuværende proces er det mindste mulige element 14 nanometer eller 14nm. Jo mindre processen er, desto større er opløsningen, der kan opnås. Som følge heraf kan fabrikanter gøre transistorer og andre komponenter mindre. Det betyder, at flere transistorer kan klappes ind i et mindre fysisk rum. Dette giver nogle store fordele såvel som et par ulemper.

Hvorfor er mindre bedre?

Hvis du krymper alle dele af en transistor ligner de elektriske egenskaber af transistoren ikke. Og jo flere transistorer du kan passe i et givet rum, jo ​​større processorkraft har du. Dette skyldes stigninger i beregningsparallellitet og cache størrelser. Så hvis du forsøger at fremskynde en chip eller tilføje nye funktioner, er der et stærkt incitament til at reducere størrelsen af ​​dets transistorer.

Mindre processer har også en lavere kapacitans, så transistorerne kan tænde og slukke hurtigere, mens der bruges mindre energi. Og hvis du forsøger at lave en bedre chip, er det perfekt. Jo hurtigere en transistor kan skifte til og fra, desto hurtigere kan den arbejde. Og transistorer, der tænder og slukker med mindre energi, er mere effektive, hvilket reducerer driften eller det dynamiske strømforbrug, der kræves af en processor. En chip med lavere dynamisk strømforbrug vil dræne batterier langsommere, koste mindre at køre, og være mere økologisk venlige.

Mindre chips er også billigere at lave. Chips er lavet på cirkulære wafers af silicium, som den ovenstående. En enkelt wafer vil typisk indeholde snesevis af processor dyser. En mindre processtørrelse vil skabe en mindre formstørrelse. Og hvis dørstørrelsen er mindre, vil flere dys passe på en enkelt siliciumskive. Dette fører til en stigning i fremstillingseffektiviteten, hvilket reducerer fabrikationsomkostningerne. Udviklingen af ​​en ny proces kræver store investeringer, men efter at omkostningerne bliver genoprettet, falder omkostningerne per dør betydeligt.

Hvad er ulempen ved en mindre processtørrelse?

Mindre transistorer er sværere at lave. Når transistorer krymper, bliver det sværere og sværere at lave chips, der kører med højest mulige clockhastighed. Nogle chips kan ikke køre med høj hastighed, og disse chips vil blive "binned" eller mærket som chips med lavere klokhastigheder eller mindre caches. Mindre processer har generelt flere chips indenfor ved lavere clockhastigheder, da en "perfekt" chip er mere udfordrende. Fabricators er forsigtige med at eliminere så mange problemer som muligt, men det kommer ofte ned til de uundgåelige variationer i den analoge verden.

Mindre transistorer har også større "lækage". Lækage er en måling af, hvor meget strøm en transistor tillader gennem, når den er i "slukket" position. Dette betyder, at når der lækker stiger, gør det statiske strømforbrug eller den mængde strøm, en transistor forbruger, mens den er tomgang. En chip med større lækage kræver mere strøm, selvom den ikke er aktiv, dræner batterier hurtigere og kører mindre effektivt.

En mindre proces kan have et lavere udbytte, hvilket resulterer i færre fuldt funktionelle chips. Dette kan medføre produktionsforsinkelser og mangler. Det gør det sværere at inddrive den investering, der kræves for at udvikle en ny proces. Dette element af risiko er underlagt enhver ny fremstillingsproces, men det gælder især for en proces så præcis som halvlederfabrikation.

Selvfølgelig forsøger producenterne at reducere eller eliminere disse problemer, når de udvikler en ny proces, og de er ofte succesfulde. Derfor får vi chips, der er hurtigere og mere effektive, selvom processtørrelsen krymper.

Konklusion

Krympeprocesstørrelsen er vanskelig, men fordelene skaber et stærkt incitament for producenterne til at jage mindre og mindre processtørrelser. Og takket være det drev får forbrugerne hurtigere og mere effektive chips hvert par år. Det er disse fremskridt, der muliggjorde teknologiske vidunder som smartphones, og det vil muliggøre den næste generation af teknologiske resultater.