Processorer (CPU) tillverkas med hjälp av otaliga små transistorer, vilka fungerar som elektriska brytare som slås på och av för att utföra beräkningar. Denna process kräver energi, och ju mindre transistorn är, desto mindre strömförbrukning krävs. Termerna ”7nm” och ”10nm” refererar till storleken på dessa transistorer – ”nm” står för nanometer, en extremt liten måttenhet – och fungerar som ett viktigt mått för att utvärdera en processors potential.
Som jämförelse representerar ”10nm” Intels senaste tillverkningsprocess, planerad att introduceras under fjärde kvartalet 2019, medan ”7nm” oftast hänvisar till TSMC:s process, som används i AMD:s nya processorer och Apples A12X-chip.
Varför är dessa nya processer så betydelsefulla?
Moores lag, en gammal observation om att antalet transistorer på ett chip fördubblas årligen samtidigt som kostnaderna halveras, har historiskt sett varit gällande, men dess framfart har avtagit på senare tid. Under sent 90-tal och tidigt 2000-tal halverades transistornas storlek ungefär vartannat år, vilket ledde till enorma förbättringar med regelbundenhet. Ytterligare förminskning har dock blivit allt svårare, och vi har inte sett en märkbar krympning från Intel sedan 2014. Dessa nya processer markerar de första stora minskningarna på länge, särskilt från Intels sida, och kan ses som en tillfällig återupplivning av Moores lag.
Intels eftersläpning har även gett mobila enheter chansen att komma ikapp. Apples A12X-chip, tillverkat med TSMC:s 7nm-process, och Samsungs egen 10nm-process, är tydliga exempel på detta. AMD:s kommande processorer, även de baserade på TSMC:s 7nm-teknik, ger dem möjlighet att överträffa Intel i prestanda och skapa en sund konkurrenssituation – åtminstone tills Intels 10nm ”Sunny Cove”-chip börjar dyka upp på marknaden.
Den verkliga innebörden av ”nm”
CPU:er produceras genom fotolitografi, en metod där en bild av processorn etsas på ett kiselmaterial. Den exakta tekniken bakom detta kallas processnod och mäts utifrån hur små transistorer tillverkaren kan skapa.
Eftersom mindre transistorer är mer energieffektiva kan de genomföra fler beräkningar utan att överhettas, vilket ofta är en begränsande faktor för processorprestanda. Detta möjliggör även mindre storlekar, sänker kostnaderna och kan öka densiteten inom samma utrymme, vilket i sin tur ger fler kärnor per chip. En 7nm-nod är ungefär dubbelt så tät som den tidigare 14nm-noden, vilket tillåter företag som AMD att lansera serverchips med 64 kärnor, en stor förbättring jämfört med deras tidigare 32 kärnor (och Intels 28).
Det är dock viktigt att komma ihåg att även om Intel fortfarande använder en 14nm-nod och AMD snart släpper sina 7nm-processorer, betyder det inte att AMD:s processorer kommer vara dubbelt så snabba. Prestanda ökar inte linjärt med transistorstorleken, och på dessa mikroskopiska nivåer är mätningarna inte längre lika precisa. Metoderna för mätning kan också variera mellan olika tillverkare, vilket gör att dessa siffror bör ses mer som marknadsföringstermer för att segmentera produkter, snarare än exakta mätningar av kraft eller storlek. Exempelvis förväntas Intels kommande 10nm-nod konkurrera med TSMC:s 7nm-nod, trots att siffrorna antyder annat.
Mobilmarknaden får de största förbättringarna
En minskning av nodstorleken handlar dock inte bara om prestanda, utan har även stora konsekvenser för energieffektiva chips i mobila enheter och bärbara datorer. Med en 7nm-process (jämfört med 14nm) kan man få upp till 25 % högre prestanda vid samma energiförbrukning, eller samma prestanda med halverad energiförbrukning. Detta leder till längre batteritid med oförändrad prestanda och kraftfullare chip i mindre enheter, eftersom man kan få dubbelt så mycket prestanda inom samma energieffektiva ram. Apples A12X-chip har redan krossat flera äldre Intel-chip i tester, trots att det är passivt kylt och integrerat i en smartphone. Och detta är bara det första 7nm-chipet på marknaden.
Minskning av nodstorleken är alltid positiva nyheter, då snabbare och energieffektivare chip påverkar nästan alla aspekter av teknikvärlden. 2019 ser ut att bli ett spännande år för teknik, med dessa senaste noderna, och det är glädjande att se att Moores lag inte är helt död än.