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Was bedeuten „7nm“ und „10nm“ für CPUs und warum sind sie wichtig?

Was bedeuten "7nm" und "10nm" für CPUs und warum sind sie wichtig?

archy13 / Shuttertock

CPUs werden mit Milliarden winziger Transistoren hergestellt, elektrischen Gates, die sich ein- und ausschalten, um Berechnungen durchzuführen. Dazu benötigen sie Strom, und je kleiner der Transistor ist, desto weniger Strom wird benötigt. „7nm“ und „10nm“ sind Messungen der Größe dieser Transistoren – „nm“ sind Nanometer, eine winzige Länge – und eine nützliche Metrik, um zu beurteilen, wie leistungsfähig eine bestimmte CPU ist.

Als Referenz ist „10 nm“ der neue Herstellungsprozess von Intel, der im vierten Quartal 2019 eingeführt werden soll, und „7 nm“ bezieht sich normalerweise auf den Prozess von TSMC, auf dem die neuen CPUs von AMD und der A12X-Chip von Apple basieren.

Warum sind diese neuen Prozesse so wichtig?

Moores Gesetz, eine alte Beobachtung, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip jedes Jahr verdoppelt, während sich die Kosten halbieren, gilt seit langem, hat sich aber in letzter Zeit verlangsamt. In den späten 90ern und frühen 2000ern schrumpften die Transistoren alle zwei Jahre um die Hälfte, was zu massiven Verbesserungen im regulären Zeitplan führte. Das weitere Schrumpfen ist jedoch komplizierter geworden, und wir haben seit 2014 keinen Transistorschrumpf von Intel mehr gesehen. Diese neuen Prozesse sind die ersten größeren Schrumpfungen seit langer Zeit, insbesondere von Intel, und stellen eine kurze Wiederbelebung des Moore-Gesetzes dar.

Mit dem Rückstand von Intel hatten sogar mobile Geräte die Chance, aufzuholen, da der A12X-Chip von Apple im 7-nm-Prozess von TSMC hergestellt wurde und Samsung über einen eigenen 10-nm-Prozess verfügt. Und mit AMDs nächsten CPUs im 7-nm-Prozess von TSMC ist dies eine Chance für sie, die Leistung von Intel zu übertreffen und Intels Monopol auf dem Markt eine gesunde Konkurrenz zu verschaffen – zumindest bis Intels 10-nm-Chips „Sunny Cove“ in die Regale kommen.

Was das „nm“ wirklich bedeutet

Vergrößerte Ansicht von Transistoren auf einem Prozessorfotografos / Shutterstock

CPUs werden mit hergestellt Fotolithografie, wo ein Bild der CPU auf ein Stück Silizium geätzt wird. Die genaue Methode, wie dies gemacht wird, wird normalerweise als bezeichnet und daran gemessen, wie klein der Hersteller die Transistoren herstellen kann.

Da kleinere Transistoren energieeffizienter sind, können sie mehr Berechnungen durchführen, ohne zu heiß zu werden. Dies ist normalerweise der begrenzende Faktor für die CPU-Leistung. Es ermöglicht auch kleinere Chipgrößen, was die Kosten senkt und die Dichte bei gleichen Größen erhöhen kann, und dies bedeutet mehr Kerne pro Chip. 7nm ist effektiv doppelt so dicht wie der vorherige 14nm-Knoten, wodurch Unternehmen wie AMD freigeben können 64-Core-Serverchips, eine massive Verbesserung gegenüber den vorherigen 32 Kernen (und den 28 von Intel).

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Intel zwar noch auf einem 14-nm-Knoten ist und AMD seine 7-nm-Prozessoren sehr bald starten wird, dies jedoch nicht bedeutet, dass AMDs doppelt so schnell sein werden. Die Leistung skaliert nicht genau mit der Transistorgröße, und bei so kleinen Maßstäben sind diese Zahlen nicht mehr so ​​genau. Die Art und Weise, wie jede Halbleitergießerei misst, kann von einer zur anderen variieren. Daher ist es am besten, sie eher als Marketingbegriffe für die Segmentierung von Produkten zu verwenden, als als genaue Messungen der Leistung oder Größe. Beispielsweise wird erwartet, dass der kommende 10-nm-Knoten von Intel mit dem 7-nm-Knoten von TSMC konkurriert, obwohl die Zahlen nicht übereinstimmen.

Mobile Chips werden die größten Verbesserungen sehen

Apple A9 ProzessorPoravute Siriphiroon / Shutterstock

Bei einem Knotenschrumpf geht es jedoch nicht nur um Leistung. Dies hat auch enorme Auswirkungen auf mobile und Laptop-Chips mit geringem Stromverbrauch. Mit 7 nm (im Vergleich zu 14 nm) könnten Sie 25% mehr Leistung bei gleicher Leistung erzielen, oder Sie könnten dieselbe Leistung bei halber Leistung erzielen. Dies bedeutet eine längere Akkulaufzeit bei gleicher Leistung und viel leistungsstärkeren Chips für kleinere Geräte, da Sie effektiv doppelt so viel Leistung in das Ziel mit begrenzter Leistung einbauen können. Wir haben bereits gesehen, dass der A12X-Chip von Apple einige ältere Intel-Chips in Benchmarks zerquetscht, obwohl er nur passiv gekühlt und in ein Smartphone gepackt wurde. Dies ist nur der erste 7-nm-Chip, der auf den Markt kommt.

Ein Knotenschrumpf ist immer eine gute Nachricht, da schnellere und energieeffizientere Chips nahezu jeden Aspekt der Technologiewelt betreffen. 2019 wird mit diesen neuesten Knoten ein aufregendes Jahr für die Technik, und es ist gut zu sehen, dass Moores Gesetz noch nicht ganz tot ist.

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