Разбираемся с техпроцессами и новыми названиями у процессоров Intel
Современный компьютерный пользователь стал намного образованнее, учитывает не только количество ядер и гигагерц, а и техпроцесс, по которому выполнен процессор. Чем он меньше – тем процессор более быстрый и холодный, если пересчитывать отношение производительность на Ватт. Новые поколения процессоров и новые модели становятся всё более производительнее и потребляют всё меньше энергии, к тому же выделяют меньше тепла, прогресс не остановить. И всё же не все могут ответить, почему так происходит. Почему чем меньше техпроцесс, тем процессор более энергоэффективное устройство, давайте разбираться.
Историческая справка
Конечно, современный процессор назвать «микросхемой» язык не поворачивается. Сейчас общепринята более чёткая классификация устройств: микросхемы, микроконтроллеры, процессоры. Называя так «микросхемы», мы подразумеваем степень их сложности, но по факту – это всё миниатюрные схемы на кристалле, откуда и пошло это название.
Первая миниатюрная схема появилась в далёком 1958 году, она была выполнена на германии и содержала всего несколько радиодеталей. Но это стало своего рода прорывом в радиоэлектронике, позже подложкой выберут кремний, ещё позже пройдёт целая революция интегральных микросхем, кстати до сих пор выпускаются микросхемы жёсткой логики, и они востребованы.
15 ноября 1971 года Intel официально анонсирует первый в мире однокристальный четырёхбитный микропроцессор, Intel 4004, который содержал 2300 транзисторов и был выполнен по технологии 10 микрометров. Он действительно больше был похож на современную микросхему с 16-ю выводами. А к слову, 1000 нанометров равно 1 микрометру.
Далее можно пропустить всю гонку разных фирм, даже «универсальные» материнские платы под «универсальные» процессоры разных производителей, которые «программировались» перемычками под производителя процессора, AMD или Intel, было и такое.
20 ноября 2000 года анонсируется революционный процессор Pentium 4, который был выполнен по новейшей технологии NetBurst, имел 423 контакта и техпроцесс 180 нм. Из-за слишком высокой плотности радиодеталей на кристалле, Pentium 4 имел достаточно высокое тепловыделение, но технологию улучшали семимильными шагами вплоть до техпроцесса в 65 нм. После достижения такого значения, нанометры с годами стали уменьшаться значительно медленнее.
Что значат эти нанометры
Все видели плату с радиодеталями. Самые первые платы и детали были очень большие, сама плата представляла собой соединительные дорожки с местами для установки элементов на ножках. Дальнейшее развитие – появление SMD-деталей, которые уже припаивались прямо к дорожкам, без переходов с обратной стороны, и готовые устройства стали намного компактнее. Современные платы больше напоминают подложку с рассыпанным на ней сахаром – всё стало настолько миниатюрное. Примерно так же и эволюционировали кристаллы микросхем, а в нашем случае – процессоров.
До недавнего времени кристалл процессора представлял такую же плату, все элементы размещались на плоской поверхности, а расстояние между «дорожками» и являлось именно теми нанометрами и техпроцессом. Чем меньше расстояние между дорожками, тем меньше были радиодетали, особенно транзисторы. Транзистор собой напоминает обычный кран: есть вход, выход и управляющий рычажок, понимание 1 и 0: «открыто» или «закрыто». И чем меньше расстояние между входом и выходом такого «крана», тем меньшее «давление» он может выдержать.
По достижении техпроцесса меньше 22 нм инженеры столкнулись с проблемой: даже если транзистор закрыт, через него всё равно протекал ток. Использовать больше планарное размещение элементов не представлялось возможным, поэтому придумали между проводниками возводить вертикальную стену: расстояние между проводниками можно уменьшать, они лежат в одной плоскости, зато по вертикали между ними достаточное расстояние и оно между подъёмом и спуском как раз могло компенсировать недостаточную длину перехода.
После такого решения появилось новое понятие, как «длина затвора». У Intel это значение составляет 24 нм, а к примеру у Samsung – 30 нм. Хотя изначальный показатель, по которому измеряли техпроцесс, а именно расстояние между проводниками, осталось неизменно.
Intel vs AMD
Вечная борьба двух корпораций за покупателей сейчас приобрела новый накал страстей. Новейшие процессоры AMD, которые, по заявлению производителя, выполнены по технологии 7 нм, по итогу проигрывают по показателю производительность/Ватт технологии Intel 7, которая, вроде бы как, на самом деле 10 нм. Хорошо, может быть, у AMD транзистор напоминает греческую «омегу», чтобы сохранить длину затвора не менее 22 нм, но плотность радиодеталей на кристалле и их эффективность всё же за Intel: на одной и той же площади она размещает 106 миллиардов деталей, в то время как AMD только 96 миллиардов. К тому же Intel прозрачно даёт понять, что Intel 7 и 10 нм – это не одно и то же: с предыдущей простой «десяткой» эффективность технологии из расчёта производительность/Ватт стала на 10-15% эффективнее.
А что дальше?
А дальше у Intel есть план внедрения новой технологии и нового обозначения техпроцесса плоть до 2024 года. После Intel 7 на очереди Intel 4: своего рода 4-х нанометровый техпроцесс, который по сравнению с Intel 7 даст ещё прирост на 20%. Во второй половине 2023-го года планируется выпустить в массы процессоры по технологии Intel 3, который на тот момент с уже прошлым intel 4 даст ещё прирост эффективности на 18%. Ключевой момент – появление в 2024 году технологии Intel 20A, и это не совсем равнозначно Intel 2, по аналогии с прошлыми техпроцессами. К тому времени планируется полностью переработать структуру транзисторов и внутренних соединений.
Итог
На данный момент сложно отказаться от привычного старого и принять непонятное новое. Но вывод напрашивается сам: пока все думали, что Intel проиграла AMD, и до сих пор выпускает процессоры по старой 10-ти нм технологии, просто поменяв название на Intel 7, в то время как AMD уже освоила техпроцесс в 7 нм, по факту, Intel утёрла нос конкуренту планом внедрения новой технологии Intel X, и уже через 2 года готова выпустить процессоры по аналогичной АМD технологии в 2 нм.
Многие любители AMD и ненавистники Intel уже сейчас ждут достойный ответ от «красных», но они пока молчат… может быть что-то появится в новом году, но Intel уже распланировала внедрение новой технологии на пару лет вперёд и демонстративно выложила это в общий доступ, и вообще не ожидает никакой конкуренции. Но ещё не время открывать шампанское…
