Сколько транзисторов в процессоре
Обновлено: 06.07.2024
Закон Мура — наблюдение (изначально сформулированное Гордоном Муром), согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.
Отметим, что часто цитируемый интервал в 18 месяцев связан с прогнозом Давида Хауса из Intel, по мнению которого, производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и увеличения тактовых частот процессоров.
Посмотрим, как выполняется правило:
| Год | Количество транзисторов в процессоре |
| 1971 | 2 300 |
| 1974 | 5 000 |
| 1978 | 29 000 |
| 1982 | 134 000 |
| 1985 | 275 000 |
| 1989 | 1 180 000 |
| 1993 | 3 100 000 |
| 1997 | 8 800 000 |
| 2001 | 45 000 000 |
| 2005 | 228 000 000 |
| 2009 | 904 000 000 |
| 2013 | 4 200 000 000 |
| 2017 | 19 200 000 000 |
Фактически, данные подчиняются следующей формуле:
- P(n) = P(o) * 2^n
- P(n) = количество транзисторов в текущем периоде
- P(o) = количество транзисторов в начальном периоде,
- n = количество прошедших лет, деленное на 2
- P(2017) = P(1971) * 2^(46/2)
- P(2017) = 2300 * 2^(23)
P(2017) = 19293798400, что примерно соответствует актуальному значению на 2017 год = 19200000000 транзисторов на кристалл.
Исполнение закона Мура в 1971-2018 годах
В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления нашел закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое.
Он предсказал, что к 1975 году количество элементов в чипе вырастет до 2 16 (65536) с 2 6 (64) в 1965 году. Мур пришел к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально.Это наблюдение получило название — закон Мура.
В 1975 году Гордон Мур внёс в свой закон коррективы, согласно которым удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года (24 месяца).
Существует масса схожих утверждений, которые характеризуют процессы экспоненциального роста, также именуемых «законами Мура». К примеру, менее известный «второй закон Мура», введённый в 1998 году Юджином Мейераном, который гласит, что стоимость фабрик по производству микросхем экспоненциально возрастает с усложнением производимых микросхем.
Стоимость фабрики, на которой корпорация Intel производила микросхемы динамической памяти ёмкостью 1 Кбит, составляла $4 млн, а оборудование по производству микропроцессора Pentium по 0,6-микрометровой технологии с 5,5 млн транзисторов обошлось в $2 млрд. Стоимость же Fab32, завода по производству процессоров на базе 45-нм техпроцесса, составила $3 млрд.
По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале «В мире науки» как-то было приведено такое интересное сравнение: «Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом 20 литров топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».
Рост числа транзисторов на кристалле микропроцессора (1970-2016). Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая — периоду удвоения в 24 месяца.
На графике отображены данные о количестве транзисторов в процессорах, производительности, потреблению энергии, количеству логических ядер.
Вместе с тем на прошедшей в рамках выставки CES 2019 пресс-конференции, глава компании NVIDIA Дженсен Хуанг (Jensen Huang) объявил закон Мура более невозможным. Об этом сообщило издание CNET. Дженсен Хуанг заявил, следующее: «Закон Мура более невозможен».
Интересно, что ещё в 2010 году вице-президент NVIDIA Билл Дэлли (Bill Dally) в своей колонке для журнала Forbes объявил о смерти так называемого закона Мура и отметил, что будущее за параллельными вычислениями.
Закон масштабирования Деннарда и его исполнение
Закон сформулировал в 1974 году разработчик динамической памяти DRAM Роберт Деннард (Robert Dennard) совместно с коллегами из IBM:
«Известно, что уменьшая размеры транзистора и повышая тактовую частоту процессора, мы повышаем повышать его производительность».
Правило закрепило уменьшение ширины проводника (по сути - миниатюризацию техпроцесса) в качестве главного показателя прогресса в микропроцессорной технике. Однако, закон масштабирования Деннарда стал буксовать еще в 2006 году. Количество транзисторов в чипах продолжает увеличиваться, но этот рост не дает существенного прироста к производительности устройств. Представители TSMC (производитель полупроводников) утверждают, что переход с 7-нм техпроцесса на 5-нм увеличит тактовую частоту процессора на 15%.
Известно, что основной причиной замедления роста частоты являются утечки токов, которые Деннард и не учитывал в своих разработках. Даже нынешние студенты первых курсов знают, что при уменьшении размеров транзистора и повышении частоты ток начинает сильнее нагревать микросхему, что при достижении критической температуры выведет ее из строя. В итоге производителям приходится балансировать между выделяемой процессором мощностью и производительностью. Как результат - уже с 2006 года частота массовых чипов установилась на отметке в 4–5 ГГц.
Да, сегодня инженеры работают над новыми технологиями, которые позволят в обозримом будущем решить проблему и увеличить производительность микросхем. К примеру, специалисты из Австралии разрабатывают металл-воздушный транзистор, который работает на частоте в несколько сотен гигагерц. Элемент состоит из двух металлических электродов, выполняющих роли стока и истока. Главное в этой схеме - их расположение (расстояние 35 нм). Они обмениваются электронами друг с другом благодаря явлению автоэлектронной эмиссии. Устройство позволит перестать добиваться уменьшения техпроцессов и сконцентрироваться на построении высокопроизводительных 3D-структур с большим числом транзисторов на кристалле.
Закон Куми и его исполнение
Закон сформулировал в 2011 году профессор Стэнфорда Джонатан Куми (Jonathan Koomey). Совместно с сотрудниками Microsoft, Intel и университета Карнеги-Меллона он сделал следующий вывод исходя из информации об энергопотреблении вычислительных систем начиная с ЭВМ ENIAC (1946):
«Можно утверждать, что объем вычислений на киловатт энергии при статической нагрузке удваивается каждые полтора года». Утверждение, в частности уточняло, что и энергопотребление компьютеров за прошедшие годы также выросло.
Спустя десятилетие после формулировки этого закона выяснилось, что средняя производительность чипа на киловатт энергии теперь удваивается каждые три года. Ситуация поменялась из-за трудностей, связанных с охлаждением чипов (как и было описано выше, с уменьшением размеров транзисторов становится труднее отводить тепло)
Будущее не за горами?
Да, вовсю разрабатываются технологии охлаждения чипов. Однако об их массовом внедрении пока говорить не приходится. К примеру, разработчики из университета в Нью-Йорке предложили использовать лазерную 3D-печать для нанесения на кристалл тонкого теплопроводящего слоя, в который входит титан, олово и серебро. Теплопроводность такого материала аж в 7 раз лучше, чем у иных термоинтерфейсов.
Надо отметить, что в своем исследовании физик Ричарда Фейнмана (Richard Feynman) еще в 1985 году отметил, что показатель энергоэффективности процессоров способен вырасти в 100 млрд раз. Однако по состоянию на 2019 год это значение не увеличилось и в 100 тысяч раз. Мы привыкли к высоким темпам роста вычислительных мощностей, инженеры ищут способы продлить действие закона Мура и преодолеть трудности, продиктованные законами Куми и Деннарда. Решением могут стать замена основных конструктивных элементов на кардинально новые.
Центральный процессор (ЦП, CPU) - это мозг нашего компьютера. Он выполняет арифметические и логические вычисления в огромных объёмах. Центральный процессор исполняет команды пользователя, обрабатывает информацию и управляет остальными задачами компьютера. А без команд от ЦП не произойдёт ни одна задача, даже самая простая, как 2+2 к примеру.
Центральный процессор представляет из себя чип со сложнейшей микроструктурой, в котором находятся транзисторы. В современном мире (в нашем с Вами) количество этих транзисторов исчисляется в 1,5- 2 миллиарда ! Только представьте.. в эту небольшую штучку засовывают миллиард транзисторов..
На мировом современном рынке крупными и зарекомендованными производителями ЦП конечно же являются Intel и AMD . Самые настоящие конкуренты. Сейчас много от кого можно услышать, типа "Intel лучшие! AMD горячие и глючные!".. бла бла.. На мой взгляд два производителя заслуживают БЫТЬ. Лично у меня платформа на Intel , но не в коем случае не потому что " AMD - какаха .. " Как созрею- соберу на AMD. =)
Итак, из чего же делают сие чудо с миллионами транзисторов внутри? Делают их из кремния. Очищенный кремний превращают в монолитный кристалл в форме цилиндра, который весит килограммов 100.. После чего нарезают блинчики.. с примерной толщиной- 1 мм:
Вот такие блинчики доводят до идеально ровного состояния и и полируют до зеркального блеска. После всего этого предстоит задача нанесения на пластины структуру будущих процессоров. А именно, на пластины внедряется примесь, которая и будет являться транзисторами. Происходит внедрение по технологии фотолитографии .
Ну а как процессоры отличаются друг от друга? Основные отличия проявляются в техпроцессе , в разрядности , в тактовой частоте , в типе и размере кэш памяти , в количестве физических и виртуальных ядер , в наличии или отсутствии встроенного видеоядра , в коэффициенте умножения тактовой частоты , в потреблении напряжения и соответственно тепловыделения . Ну а теперь кратенько разберем каждый пунктик:
1 . Техпроцесс (технологический процесс)
- в общем, это процедура изготовления какой- либо продукции, в нашем случае- процедура и технология изготовления ЦП. Слышали такое определение, как нанометр (НМ)? Если мы с Вами возьмём метр , затем поделим его на миллиард частей, то одна часть (одна миллиардная) будет равняться нанометру . Средняя ширина человеческого волоса где то 8000 нанометров , а процессоры сейчас изготавливают по технологии 14, 10 НМ . Круто, не так ли? Так вот, чем меньше нанометров в техпроцессе, тем лучше. Почему? В первую очередь это позволяет снизить энергопотребление процессора (чем тоньше транзистор, тем меньше он "кушает"), соответственно уменьшается тепловыделение (нагрев ЦП) и у нас есть возможность устанавливать более мощные процессоры например в смартфоны, а на ПК это позволяет упростить систему охлаждения. И, наконец, это напрямую влияет на производительность ЦП. Давайте представим.. Физический размер остаётся прежним, но благодаря улучшенному техпроцессу (уменьшенному) вмещается больше элементов, соответственно и работать он будет быстрее. Из минусов, пожалуй то, что такие технологии требуют больших материальных затрат.. Вот и цены на процессоры у нас такие.. =)
2 . Разрядность процессора
- это величина, которая показывает нам сколько бит процессор может обработать за один такт. В свою очередь, такт - это самый короткий промежуток времени, в течении которого выполняется какая либо команда. Именно поэтому 64- х битные процессоры превосходят своих предшественников на 32 бита. ( 1 такт 64 бита > 1 такт 32 бита ).
3 . Тактовая частота
- это один из основных показателей производительности ЦП. По сути, это количество элементарных (самых простых, например сложение двух чисел) операций, которые процессор может обработать за одну секунду. Получается, чем выше тактовая частота процессора, тем больше он обрабатывает операций за одну секунду, следовательно добавляется быстродействие и производительность.
4 . Кэш память ЦП (или Сверхоперативная память)
- это сверхскоростная память с самой быстрой скоростью доступа! Хранятся там временные данные, которые больше всего востребовательны и чаще всего используются во время работы системы. Короче, кэш память- это своего рода буфер обмена данными между процессором и оперативной памятью компьютера. Данная память тоже состоит из группы транзисторов, что так же тянет за собой трудности в производстве и обуславливается ограничением объёма такой памяти. Но главным преимуществом кэш памяти является её скорость, что положительно сказывается опять же на быстродействии. Кэш память существенно быстрее оперативной памяти компьютера. Современные ЦП имеют два или три уровня встроенной кэш памяти, называют их L1, L2 и L3 . L1 имеет наиболее высокую скорость доступа , работает напрямую с ядром процессора и служит буфером обмена между процессором и кэш памятью L2. L2- среднячок по скорости доступа , его объём больше, чем на первом уровне (L1), служит он буфером обмена данными между L1 и L3. Ну и третий уровень, L3- более медленная память предшествующих , но часто существенно больше своим объёмом. Если кэш первого и второго уровня присутствуют у каждого ядра процессора, то L3 напротив- является общим на все ядра .
5 . Ядро ЦП
- это центральный модуль процессора, в котором производятся все расчёты. Современные процессоры обладают многоядерностью, что опять же положительно сказывается на быстродействии чипа. Такие процессоры способны распараллеливать ресурсоёмкие зачачи, тем самым справляться с задачами быстрее. Но и здесь свой подход- больше не всегда лучше. Всё зависит от оптимизации программ и игр к многоядерности. Например, чуть ранее разница в быстродействии между 2-х и 4-х ядерных процессоров могла не отличаться вовсе в силу того, что программы и игры были оптимизированы под два ядра, тем не менее оптимизация под 4 ядра даёт преимущественный прирост скорости обработки данных. Ну и, как правило, чем больше ядер- тем больше энергопотребление процессора и соответственно нужно учитывать факт бОльшего тепловыделения (нагрева) процессора. При этом так же стоит обратить внимание на систему охлаждения процессора. Однако, существуют ещё и виртуальные ядра. Слышали же наверняка- 4 ядра и 4 потока , либо 4 ядра и 8 потоков ? Так вот последнее означает, что процессор имеет 4 физических ядра, нанесённых на чип, но каждое отдельное ядро способно делить себя и на одно виртуальное, тем самым выполнять вместо одного потока- два. Конечно же такой подход не заменит нам наличие физического ядра, но всё же и это позволяет увеличить быстродействие компьютера. Когда одно ядро способно предоставить нам два потока- это называют поддержкой Hyper-Threading . Собственно, отсюда у нас и происходят процессоры, которые не поддерживают Hyper-Threading (например, 4 ядра- 4 потока), или же процессоры, поддерживающие данную функцию (например, 4 ядра- 8 потоков).
6. Видеоядро ЦП
- это встроенное устройство в ЦП, которое параллельно с основными расчётами процессора обрабатывает данные, которые отвечают за картинку на нашем мониторе. Наличие данного ядра часто "обзывается" интегрированной графикой. Отметим тот факт, что данное ядро встраивается не во все процессоры . Так же второй факт, что данное ядро не заменит нам дискретные видеокарты. Для интегрированной графики память выделяется непосредственно из оперативной память компьютера. В чём же плюсы наличия данного ядра? Если вы не собираетесь работать с программами, которые требуют колоссальные графические ресурсы (например рендеринг, работа с 3D графикой и т.д.), а так же не являетесь любителем ультрамаксималок в современных играх с высоким FPS, то данное решение позволит полноценно пользоваться компьютером в прочих надобностях при этом не тратясь на покупку дискретной видеокарты. А цены у них, сами знаете, какие..
7. Коэффициент умножения тактовой частоты процессора
- это число, на которое умножается частота шины (FSB) , в результате чего мы получаем общую частоту нашего процессора. Например, частота шины (FSB) составляет 700 Mhz, коэффициент умножения — 5, получаем: 700 x 5 = 3500 Мгц или 3,5 Ггц. Именно это число и является показателем частоты нашего процессора. Тут же можно объяснить "природу" разгона тактовой частоты процессора (тоже слышали, не так ли?). Данная процедура является энтузиазмом у некоторых пользователей, которые хотят повысить производительность процессора, повышая его тактовую частоту. Делается это и путём увеличения того же самого множителя (увеличением значения коэффициента умножения). В нашем случае, увеличивая коэффициент умножения с 5 до 5,5 даст нам 700 x 5,5 = 3850 Мгц, т.е. частота процессора увеличилась на (3850-3500) 350 Мгц.
Это один из методов разгона частоты ЦП. Производители же могут устанавливать запрет на изменение множителя. В таком случае разгон осуществляется с помощью повышения частоты системной шины материнской платы, но это уже совсем другая история..
Друзья, я считаю, на этом этапе мы можем закончить знакомство с ЦП. Основные понятия, а так же принцип работы мы с Вами разобрали.
От себя скажу следующее:
Современные процессоры Ryzen Threadripper и EPYC опираются на дизайн чиплетов, при этом AMD весьма успешно доработала микроархитектуру, в результате она вновь стала реальным конкурентом Intel. Мы уже несколько раз подробно описывали данный дизайн. В том числе предоставляли снимки кристаллов CCD и IOD новых процессоров Ryzen. Сложность чипов хорошо видна на снимках, миллиарды транзисторов располагаются на площади несколько сотен квадратных миллиметров.
Наш форумчанин OC_Burner уже много раз публиковал подобные снимки, теперь ему достался инженерный образец процессора EPYC, который был помещен под микроскоп. Сначала были получены снимки в ближней инфракрасной области, поскольку кристаллы довольно хорошо видны при данной длине волны. Ранее мы уже знакомили читателей со снимками CCD и IOD новых процессоров Ryzen. Теперь настало время IOD процессора EPYC. Знакомьтесь:
Чипы с ядрами CPU и кэшем под названием CCD не изменились. CCD Matisse (Ryzen) и Rome (EPYC) имеют площадь кристалла 74 мм² и содержат 3,9 млрд. транзисторов. Но вот кристаллы IOD отличаются. На IOD процессора Ryzen содержится 2,09 млрд. транзисторов на площади 125 мм². Кристаллы IOD процессора EYPC и скоро Ryzen Threadripper составляют по площади 416 мм² и содержат 8,34 млрд. транзисторов - в несколько раз больше.
| Размер кристалла | Транзисторы | |
| Zen (Zeppelin) | 212 мм² | 4,8 млрд. |
| Zen+ (Zeppelin) | 212 мм² | 4,8 млрд. |
| CCD (Matisse & Rome) | 74 мм² | 3,9 млрд. |
| IOD (Matisse) | 125 мм² | 2,09 млрд. |
| IOD (Rome) | 416 мм² | 8,34 млрд. |
| Matisse insgesamt: 2x CCD + IOD | 199 мм² | 5,99 млрд. |
| Rome insgesamt: 8x CCD + IOD | 1.008 мм² | 39,54 млрд. |
Но перейдем к дополнительным деталям, в которых весьма интересно разобраться:
Пользователь Twitter @Locuza детально расписал структуру IOD, которая похожа на состав IOD процессоров Ryzen. На иллюстрации выше показан IOD клиентских процессоров Zen 2, который наложен на снимок IOD современных EPYC. И бирюзовая структура копируется несколько раз - она показана темно-синим.
Центральная область IOD состоит из SRAM, по большей части, и не все структуры можно распознать. Но на периферии все проще. Здесь можно видеть восемь каналов памяти DDR4, окрашенные фиолетовым. Желтым выделены контроллеры PCI Express 4.0, обеспечивающие 128 + 4 линии PCI Express. Бирюзовые области соответствуют GMI (Global Memory Interconnect). Каждый из данных компонентов связывается с одним CCD процессора EPYC. У процессоров Zen AMD называет данный интерконнект Infinity Fabric (IF).
С 8,34 млрд. транзисторов IOD процессоров EPYC имеет примерно столько же транзисторов, сколько кристалл XCC современных CPU Intel - например, Intel Xeon 8280 на основе Cascade Lake-SP. Кроме того, в корпусировке присутствует восемь CCD с вычислительными ядрами. Дизайн чиплетов позволил AMD создавать столь сложные структуры, масштабируя чипы от простых настольных CPU до мощных серверных.
Даже в современных печатных книгах сплошь и рядом встречается распространенное заблуждение, будто эти цифры означают размеры транзисторов, из которых состоит процессор.
В общем, пришло время разобраться с этим вопросом!
Сразу предупреждаю, что статья рассчитана на самый широкий круг читателей, то есть, при желании все сказанное смогут понять даже дети.
Но прежде, чем говорить о нанометрах и техпроцессе, нужно разобраться с транзистором. Без понимания этого устройства весь наш дальнейший разговор будет лишен смысла.
Что такое транзистор в процессоре смартфона? Как он работает и зачем вообще нужен?
Итак, для создания транзистора мы берем немножко песка (условно какую-то часть одной песчинки) и делаем из него микроскопическую основу:
Это будет наша кремниевая подложка (кремний получают именно из песка). Теперь нужно на эту основу нанести две области. Я думал, стоит ли погружаться в физику этого процесса и объяснять, как эти области делаются и что там происходит на уровне электронов, но решил не перегружать статью излишней информацией. Поэтому будем немножко абстрагироваться.
Мы сделали эти области внутри кремниевой подложки таким образом, чтобы ток не смог пройти от входа к выходу. Он будет останавливаться самим кремнием (показан зеленым цветом). Чтобы ток смог пройти от входа к выходу по поверхности кремниевой подложки, нужно сверху разместить проводящий материал (скажем, металл) и хорошенько его изолировать:
Для закрепления материала немножко поиграемся с этим транзистором.
Этого знания более, чем достаточно для того, чтобы ответить на все остальные вопросы, касательно нанометров и логики работы процессора.
О том, какие физические процессы стоят за таким нехитрым переключателем, то есть, что именно заставляет электроны проходить по кремнию, когда над ним появляется электрическое поле, я рассказывать не буду. Возможно, о легировании кремния фосфором и бором, p-n переходах и электрических полях мы поговорим как-нибудь в другой раз. А сейчас перейдем к основному вопросу.
Предположим, у нас есть современный смартфон, процессор которого выполнен по 7-нм техпроцессу. Что внутри такого процессора имеет размер 7 нанометров? Предлагаю вам выбрать правильный вариант ответа:
- Длина транзистора
- Ширина транзистора
- Расстояние между двумя транзисторами
- Длина затвора
- Ширина затвора
- Расстояние между затворами соседних транзисторов
Более того, уменьшая размер транзистора, автоматически снижается его энергопотребление (ток, проходящий через транзистор пропорционален отношению его ширины к длине). Также уменьшается размер затвора и его емкость, позволяя ему переключаться еще быстрее. В общем, одни плюсы!
Так вот, этот человек наблюдал за историей развития вычислительной техники и заметил, что количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые 2 года. Соответственно, размеры транзисторов уменьшаются на корень из двух раз.
Другими словами, нужно умножать каждую сторону квадратного транзистора на 0.7, чтобы его площадь уменьшилась вдвое:
Повторюсь, до определенного момента эта цифра означала длину канала (или длину затвора), так как эти элементы уменьшались пропорционально размеру транзистора.
Но затем удалось сокращать длину затвора быстрее, чем другие части транзистора. С тех пор связывать размер затвора с техпроцессом стало не совсем корректно, так как это уже не отражало реального увеличения плотности размещения транзисторов на кристалле.
Например, в 250-нм техпроцессе длина затвора составляла 190 нанометров, но транзисторы не были упакованы настолько плотно по сравнению с предыдущим техпроцессом, чтобы называть его 190-нанометровым (по размеру затвора). Это не отражало бы реальную плотность.
Затем длина канала и вовсе перестала уменьшаться каждые два года, так как появилась новая проблема. При дальнейшем уменьшении длины канала, электроны могли обходить узкий затвор, так как блокирующий эффект был недостаточно сильным. Более того, такие утечки возникали постоянно, вызывая повышенное энергопотребление и нагрев транзистора (и, как следствие, всего процессора).
В общем, техпроцесс отвязали от длины затвора и взяли просто группу из нескольких транзисторов (так называемую ячейку) и площадь этой ячейки использовали для названия техпроцесса.
К примеру, в 100-нм техпроцессе ячейка из 6 транзисторов занимала, скажем, 100 000 нанометров (это условная цифра из головы). Компания упорно работала над уменьшением размеров транзисторов или увеличением плотности их размещения и через пару лет добилась того, что в новом процессоре эта же ячейка занимает уже 50 000 нм.
Не важно, уменьшился ли размер транзисторов или просто удалось упаковать их более плотно (за счет сокращения слоя металла и других ухищрений), можно смело говорить, что количество транзисторов на кристалле выросло в два раза. А значит мы умножаем предыдущий техпроцесс (100 нм) на 0.7 и получаем новенький процессор, выполненный по 70-нм техпроцессу.
Однако, когда мы дошли до 22-нанометрового техпроцесса, уменьшать длину затвора уже было нереально, так как электроны проходили бы сквозь этот затвор и транзисторы постоянно бы пропускали ток.
Теперь всё пространство, по которому идет ток, управляется затвором, так как полностью им окружено. А раньше, как мы видим, этот затвор находился сверху над каналом и создавал сравнительно слабый блокирующий эффект.
С новой технологией, получившей название FinFET, можно было продолжать уменьшать длину затвора и размещать еще больше транзисторов, так как они стали более узкими (сравните на картинке ширину канала). Но говорить о размерах транзистора стало вообще бессмысленно. Не совсем понятно даже, как эти размеры теперь высчитывать, когда транзистор из плоского превратился в трехмерный.
Другими словами, нанометровый техпроцесс не описывает размеры транзисторов. Сегодня это условная цифра, означающая плотность размещения транзисторов или увеличение количества транзисторов относительно предыдущего техпроцесса (что напрямую влияет на быстродействие процессора).
В любом случае, важно запомнить простое правило и пользоваться им при анализе характеристик смартфона:
Разница техпроцесса в 0.7 раз означает двукратное увеличение количества транзисторов
Продолжая аналогию, в 5-нм процессоре должно вмещаться в 2 раза больше транзисторов, чем в 7-нанометровом! Если вас не очень удивляет этот факт, обязательно почитайте на досуге мою заметку об экспоненциальном развитии технологий.
Читайте также: