Størrelsen på en prosessorens prosessknut er alltid noe som ofte diskuteres i chipens spesifikasjoner. Men hva er det, og hvorfor betyr det noe?

Hva betyr "prosessstørrelse"?

I denne sammenhengen brukes "prosess" til å beskrive fremstillingsprosessen i stedet for datamaskinens prosessor. Det handler om hvordan brikken blir gjort, ikke hva den kan gjøre. Størrelsen på prosesskoden, målt i nanometer, beskriver størrelsen på en prosessorens minste mulige element.

Tenk deg det slik: Hvis en prosessors design er et digitalt bilde, vil størrelsen på en "piksel" være prosessstørrelsen. For eksempel, på Intels nåværende prosess, er det minste mulige elementet 14 nanometer eller 14nm. Jo mindre prosessen er, desto større er oppløsningen som kan oppnås. Som et resultat kan fabrikatører gjøre transistorer og andre komponenter mindre. Dette betyr at flere transistorer kan klappes inn i en mindre fysisk plass. Dette gir noen store fordeler, så vel som et par ulemper.

Hvorfor er mindre bedre?

Hvis du krymper alle deler av en transistor likt, vil de elektriske egenskapene til transistoren ikke endres. Og jo flere transistorer du kan passe inn i en gitt plass, jo større prosessorkraft har du. Dette skyldes økning i beregningsparallellitet og cachestørrelser. Så hvis du prøver å øke hastigheten på en brikke eller legge til nye funksjoner, er det et sterkt incitament til å krympe størrelsen på transistorene.

Mindre prosesser har også lavere kapasitans, slik at transistorer kan slå på og av raskere mens du bruker mindre energi. Og hvis du prøver å lage en bedre chip, er det perfekt. Jo raskere en transistor kan bytte på og av, desto raskere kan det gjøre arbeid. Og transistorer som slår seg av og på med mindre energi, er mer effektive, reduserer driften, eller "dynamisk strømforbruk" som kreves av en prosessor. En chip med lavere dynamisk strømforbruk vil tømme batterier sakte, koste mindre å kjøre, og være mer økologisk vennlig.

Mindre sjetonger er også billigere å lage. Chips er laget på sirkulære wafers av silisium, som den ovenfor. En enkelt wafer vil typisk inneholde dusinvis av prosessor dør. En mindre prosessstørrelse vil skape en mindre formstørrelse. Og hvis dørstørrelsen er mindre, vil flere dør passe på en enkelt silisiumskive. Dette fører til økning i produksjonseffektivitet, noe som reduserer fabrikasjonskostnadene. Utvikling av en ny prosess krever stor investering, men etter at kostnadene blir gjenopprettet, faller kostnadene per dør betydelig.

Hva er ulempen med en mindre prosessstørrelse?

Mindre transistorer er vanskeligere å lage. Når transistorer krympes, blir det vanskeligere og vanskeligere å lage chips som kjører med høyest mulig klokkefrekvens. Noen sjetonger vil ikke kunne kjøre i toppfart, og disse sjetongene vil bli "inned" eller merket, som sjetonger med lavere klokkehastighet eller mindre caches. Mindre prosesser har generelt flere sjetonger innad ved lavere klokkehastigheter siden det å gjøre en "perfekt" chip er mer utfordrende. Fabricators er forsiktig med å eliminere så mange problemer som mulig, men det kommer ofte ned til de uunngåelige variasjonene i den analoge verden.

Mindre transistorer har også større "lekkasje." Lekkasje er en måling av hvor mye strøm en transistor tillater gjennom når den er i "av" -posisjon. Dette betyr at når lekkasje øker, gjør det statiske strømforbruket eller mengden strøm en transistor forbruker mens den er tomgang. En chip med større lekkasje krever mer strøm selv når den ikke er aktiv, drenerer batteriene raskere og går mindre effektivt.

En mindre prosess kan ha lavere avkastning, noe som resulterer i færre fullt funksjonelle chips. Dette kan forårsake produksjonsforsinkelser og mangel. Det gjør det vanskeligere å få tilbake investeringen som kreves for å utvikle en ny prosess. Dette risikoreduksjonen ligger i en hvilken som helst ny produksjonsprosess, men det gjelder spesielt for en prosess som er presis som halvlederproduksjon.

Selvfølgelig forsøker produsentene å redusere eller eliminere disse problemene når de utvikler en ny prosess, og de er ofte vellykkede. Derfor får vi sjetonger som er raskere og mer effektive, selv når prosessstørrelsen krymper.

Konklusjon

Krympingsprosessstørrelsen er vanskelig, men fordelene skaper et sterkt incitament for produsenter til å jage mindre og mindre prosessstørrelser. Og takket være den stasjonen får forbrukerne raskere, mer effektive chips hvert par år. Det er disse fremskrittene som muliggjorde teknologiske marveler som smarttelefoner, og det vil muliggjøre neste generasjon teknologiske prestasjoner.