CPU-ها از میلیاردها ترانزیستور بسیار کوچک تشکیل یافته‌اند. ترانزیستورها دروازه‌های الکتریکی هستند که برای اجرای محاسبات، روشن یا خاموش می‌شوند. ترانزیستور برای این کار به برق نیاز دارد و هر چه ترانزیستور کوچک‌تر باشد، توان کمتری مصرف می‌کند. فناوری 7 نانومتری و یا 10 نانومتری در واقع مقیاسی برای اندازه این ترانزیستورها هستند. نانومتر یک واحد طول بسیار کوچک و در عین حال معیاری مفید برای اندازه‌گیری قدرت محاسباتی یک CPU است.

CPU

فناوری 10 نانومتری اخیراً در ساخت پردازنده‌های جدید اینتل به خدمت گرفته شده است که احتمالاً در سه ماهه آخر سال 2019 عرضه می‌شوند. فناوری 7 نانومتری نیز از سوی شرکت TSMC استفاده می‌شود که منجر به تولید پردازنده‌های جدید AMD و تراشه جدید A12X اپل شده است.

دلیل اهمیت فناوری 7 نانومتری و 10 نانومتری چیست؟

«قانون مور» (Moore’s Law) یک قانون قدیمی در صنعت سخت‌افزار است که بیان می‌کند تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه هر سال دو برابر و هزینه تولید آن نصف می‌شود. مدت مدیدی است که این قانون پابرجا بوده است؛ اما اخیراً روند آن کندتر شده است. در اواخر دهه 1990 و اوایل 2000، اندازه ترانزیستورها هر ساله نصف می‌شد و منجر به بهبود زیادی در طی یک زمان‌بندی منظم شد. اما اینک فشرده‌سازی بیشتر ترانزیستورها دشوار شده است و ما از سال 2014 به بعد دیگر شاهد فشرده‌سازی ترانزیستورها از سوی اینتل نبوده‌ایم. این فرایندهای تولید جدید یعنی فناوری‌های 10 و 7 نانومتری، در واقع نخستین فشرده‌سازی ترانزیستورها پس از مدتی طولانی به خصوص از سوی شرکت اینتل محسوب می‌شوند و بدین ترتیب شاهد احیای نسبی قانون مور خواهیم بود.

علی‌رغم این تأخیر اینتل، امروزه حتی دستگاه‌های موبایل نیز به لطف تراشه‌های A12X اپل شانس بهره‌مندی از فناوری نانومتری TSMC را یافته‌اند و سامسونگ نیز فناوری خاص 10 نانومتری خود را ابداع کرده است. با توجه به نسل بعدی فناوری 7 نانومتری TSMC این فرصت برای تولیدکنندگان دیگر وجود دارد که عملکرد اینتل را پشت سر بگذارند و رقابتی سالم با انحصار اینتل، دست‌کم تا زمانی که هنوز تراشه‌های 10 نانومتری Sunny Cove را به بازار عرضه نکرده است، به راه بیندازند.

نانومتر واقعاً به چه معنا است؟

photolithography

CPU-ها با استفاده از تکنیک «لیتوگرافی نوری» (photolithography) ساخته می‌شوند. در این تکنیک، تصویری از CPU روی یک ورقه سیلیکونی حک می‌شود. شیوه دقیق انجام این کار غالباً به نام «process node» شناخته می‌شود و بر اساس میزان توانایی سازنده در کوچک ساختن ترانزیستورها اندازه‌گیری می‌شود.

از آنجا که ترانزیستورهای کوچک‌تر کارایی بیشتری دارند، می‌توانند محاسبات بیشتری را بدون این که بیش از حد داغ شوند، انجام دهند. این وضعیت بسیار مناسب است، زیرا داغ شدن در اغلب موارد یک عامل محدودکننده برای عملکرد CPU است. بدین ترتیب امکان ساخت تراشه‌هایی با اندازه کوچک‌تر نیز فراهم می‌شود که موجب کاهش هزینه و افزایش چگالی در اندازه‌های یکسان می‌شود و این بدان معنی است که تعداد هسته‌های بیشتری می‌توان روی یک تراشه داشت. فناوری 7 نانومتری عملاً دو برابر فشرده‌تر از فناوری 14 نانومتری است و به شرکت‌هایی مانند AMD امکان می‌دهد که تراشه‌های سرور 64 هسته‌ای ارائه کنند. این تراشه‌ها نسبت به تراشه‌های قبلی که 32 هسته‌ای بودند، بهبود عملکرد زیادی دارند.

با این وجود، لازم به ذکر است که گرچه اینتل همچنان از فناوری 14 نانومتری استفاده می‌کند و AMD نیز قصد دارد به زودی فناوری 7 نانومتری خود را ارائه کند؛ اما این بدان معنا نیست که پردازنده‌های AMD سرعتی دو برابر پردازنده‌های اینتل خواهند داشت. عملکرد پردازنده رابطه خطی مستقیمی با اندازه ترانزیستورها ندارد و در چنین مقیاس‌های کوچکی، اعداد و ارقام، دیگر به آن دقت نیستند. معیارهای طراحی نیمه‌رساناها ممکن است با هم متفاوت باشند و از این رو بهتر است این اعداد را بیشتر نوعی اصطلاح‌های بازاریابی که برای دسته‌بندی محصولات استفاده می‌شوند؛ و نه اندازه‌گیری دقیق توان یا اندازه بدانیم. برای نمونه پیش‌بینی می‌شود، تراشه 10 نانومتری که اینتل در آینده نزدیک عرضه خواهد کرد، بتواند با تراشه 7 نانومتری TSMC رقابت کند؛ گرچه اعداد و ارقام گویای این واقعیت نیستند.

تراشه‌های موبایل بیشترین بهبود را شاهد خواهند بود

Mobile Chips

کوچک‌سازی گره‌ها تنها به افزایش عملکرد منجر نمی‌شود؛ بلکه برای تراشه‌های موبایل و لپ‌تاپ که مصرف توان کمی دارند نیز بهبودهای زیادی به همراه دارد. در فناوری 7 نانومتری در قیاس با 14 نانومتری می‌توان با مصرف توان یکسان، 25 درصد عملکرد بیشتر به دست آورد. به عبارت دیگر با مصرف نیمی از توان فناوری قبلی می‌توانیم عملکردی مشابه داشته باشیم. این بدان معنی است که عمر باتری با حفظ عملکرد افزایش خواهد یافت و می‌توان تراشه‌های قدرتمند‌تری برای دستگاه‌های کوچک‌تر داشت، چرا که عملکرد آن‌ها دو برابر مصرف توان دستگاه مقصد خواهد بود.

هم اینک شاهد هستیم که تراشه‌های A12X اپل برخی تراشه‌های قدیمی‌تر اینتل را در بنچمارک‌ها شکست می‌دهند و این واقعیت با در نظر گرفتن این که تراشه‌های موبایل دارای سیستم خنک‌کنندگی فعالی نیستند و درون محیط فشرده گوشی هوشمند جای گرفته‌اند، اهمیت خود را بیش از پیش نمایان می‌کند. این تراشه نخستین تراشه با فناوری 7 نانومتری است که وارد بازار شده است.

کوچک‌سازی پردازنده‌ها همواره یک خبر خوب محسوب می‌شود، زیرا تراشه‌های سریع‌تر و با قدرت بیشتر می‌توانند تقریباً بر روی همه جنبه‌های زندگی در دنیا اثرگذار باشند. سال 2019 با ارائه این نسل از جدیدترین پردازنده‌ها، سالی هیجان‌انگیز برای علاقه‌مندان فناوری خواهد بود و نشان می‌دهد که قانون مور هنوز نمرده است.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

==

میثم لطفی (+)

«میثم لطفی» دانش‌آموخته ریاضیات و شیفته فناوری به خصوص در حوزه رایانه است. وی در حال حاضر علاوه بر پیگیری علاقه‌مندی‌هایش در رشته‌های برنامه‌نویسی، کپی‌رایتینگ و محتوای چندرسانه‌ای، در زمینه نگارش مقالاتی با محوریت نرم‌افزار نیز با مجله فرادرس همکاری دارد.

بر اساس رای 16 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *