Chip e nanometri: cosa c'è dietro 7 nm, 5 nm, 3 nm e 2 nm?

Se scopri i processori, ovvero i cosiddetti "chip" in computer, smartphone e altri dispositivi elettronici, ti imbatti subito nell'abbreviazione nm. Questo sta per Nanometro ed è stato utilizzato in relazione all'hardware dei computer dagli anni '1960. Ma cosa misura esattamente e l'unità di misura che rappresenta 0,0000001 cm forse lentamente ma sicuramente obsoleta? Puoi trovare risposte e spunti di riflessione a queste domande in questo articolo. Innanzitutto: non sono un esperto di fisica o ingegneria elettrica, quindi gli errori possono essere rilevati sotto forma di critiche costruttive.

Cosa significano 7 nm, 5 nm, 3 nm e 2 nm per i chip dei computer? Cosa dicono i numeri sui transistor su processori come CPU e GPU? Qui ottieni una (semplice) spiegazione e un'idea per nomi alternativi.
Cosa significano 7 nm, 5 nm, 3 nm e 2 nm nei chip dei computer? Cosa dicono i numeri sui transistor su processori come CPU e GPU fuori da? Qui puoi trovare una (semplice) spiegazione e un'idea per nomi alternativi.

L'attuale discussione su 5 nm e 3 nm

I chip nei nuovi modelli di Apple MacBook Pro saranno ancora con architettura a 5 nanometri o già con architettura a 3 nanometri? Questa domanda è stata discussa nelle ultime settimane e mesi, e attualmente sembra che gli ulteriori sviluppi del chip M2 (M2 Pro, M2 Max, M2 Ultra, ecc.) arriveranno sul mercato come modelli a 5 nm. 

Ciò è probabilmente dovuto allo stato di sviluppo del produttore di chip TSMC, come l'analista Apple Ming-Chi Kuo in te Tweet del 22 agosto 2022. In parole povere, per la discussione si può affermare quanto segue: meno nanometri, più potente è il chip. Oltre alla tecnologia stessa, anche il numero nm è importante per il marketing.

Che cosa indica anche la minuscola unità di misura sui chip?

Ma qual è il punto? Cosa verrà effettivamente visualizzato alla misera distanza di 0,0000005 cm o 0,0000003 cm? Bene, per dirla molto semplicemente ancora: si tratta della spaziatura dei transistor su un chip. Minore è la distanza, più veloce ed efficiente è lo scambio di informazioni sotto forma di elettroni. Pertanto, minore è il numero di nm, maggiore è il numero di transistor per area e minore consumo di risorse per sforzo computazionale. Il risultato sono componenti compatti e ad alte prestazioni.

Oltre alla distanza tra i transistor, è importante anche la dimensione del chip stesso. Perché la densità del transistor ha davvero senso solo se conosci anche l'area. In questo modo si può calcolare quanti transistor sono effettivamente installati. Altro su quello di seguito. La mera specificazione dell'architettura nm serve soprattutto a dire: "Siamo un passo avanti, i chip sono più efficienti e (teoricamente) creano più potenza di calcolo con minor consumo di energia in meno spazio".

Il livello successivo: chip con architettura a 2 nm di IBM, TSMC e Co.

Mentre per quanto riguarda i notebook Apple la questione dei 5 nm o 3 nm è nell'aria, la prossima generazione di chip e densità di transistor viene già affrontata altrove. Dopotutto, le considerazioni sopra delineate sono tutt'altro che finite. IBM ha già mostrato un chip da 2021 nm come prototipo nel maggio 2. O meglio: un equivalente a 2 nm, perché la misura si riferisce direttamente alla distanza bidimensionale tra le unità di calcolo, ma alcuni semiconduttori sono ora in fase di sviluppo utilizzando il processo 3D più compatto, motivo per cui la designazione nm non è più così precisa e comparabile .

Ce n'è uno all'Ars Technica Contributo da maggio 2021, che tratta l'argomento. Lì troverai anche una panoramica del numero di transistor per millimetro quadrato sui singoli chip. Ecco un estratto per una migliore comprensione e comparabilità dei componenti:

  • CPU desktop Intel con 14 nm: massimo 45 milioni di transistor per mm2
  • CPU per laptop Intel con 10 nm: massimo 100 milioni di transistor per mm2
  • SoC Apple M1 con 5 nm: massimo 171 milioni di transistor per mm2
  • Silicon Apple con 3 nm: massimo stimato 292 milioni di transistor per mm2
  • Prototipo di chip IBM con 2 nm: massimo 333 milioni di transistor per mm2

Vantaggi di design sempre più piccoli e distanze di transistor più piccole

Prima di provare a utilizzare alcune informazioni semicotte per sostenere un nuovo nome per i chip dei computer, diamo un'occhiata ai vantaggi dettagliati dello sviluppo tecnico dietro di esse. Perché oltre a tutta la teoria e alla corsa per il numero nm più piccolo (indipendentemente dal fatto che sia reale in 2D o come riferimento in 3D), è anche importante capire perché esistono tutte queste considerazioni e sforzi. Quindi questi sono i vantaggi più importanti dei transistor sui chip sempre più piccoli o più vicini:

  • I processori possono avere più "core" in meno spazio e quindi ottenere più potenza risparmiando energia
  • Le informazioni arrivano più velocemente su distanze più brevi, possono essere elaborate più velocemente e consumano meno risorse
  • Sono possibili progetti più piccoli per chip e dispositivi finali in generale, così che i dispositivi mobili (iPhone, MacBook, iPad, ecc.) stanno diventando strumenti digitali sempre più potenti
  • A causa del minor consumo di risorse, ovvero dell'utilizzo a risparmio energetico, lo sviluppo di calore dell'hardware è minore - è richiesto meno raffreddamento e la tecnologia è più duratura
  • Sui dispositivi mobili come laptop, smartphone, tablet, ecc., tutto questo significa una maggiore durata della batteria

Ottimizzazione fai da te: Rendi Apple MacBook Air ancora più efficiente

L'unità chip nm è ancora rilevante?

Come già accennato in precedenza, non sono solo le dimensioni e la spaziatura dei transistor in CPU, GPU e Co. a diventare sempre più piccole. Anche la struttura fisica dei chip stessi viene costantemente adattata. Per questo motivo, alcune designazioni vengono utilizzate solo come riferimento per stabilire la comparabilità con la tecnologia precedente. Per le persone che non affrontano l'argomento in modo approfondito, questo non può essere comprensibile a prima vista e nel peggiore dei casi può anche essere fuorviante. Forse, dopo più di mezzo secolo, dovremmo pensare a una nuova nomenclatura.

Etichettatura tradizionale e quantità esatte

Trovare e utilizzare una nuova e più precisa designazione per semiconduttori, chip, processori o come si vuole chiamare l'hardware non è ovviamente una mia idea. Tuttavia, si inserisce bene nelle considerazioni qui presenti ed è in circolazione anche da aprile 2020. in uno Contributo da HPCwire, in relazione a a Carta e cartone preso da IEEE, si possono trovare informazioni utili. L'articolo afferma, tra le altre cose, che gli scienziati del MIT, della Stanford University, dell'Università della California/Berkeley e del produttore di chip TSMC a Taiwan preferirebbero una specifica di densità.

Per questo sono stati suggeriti i termini DL, DM e DC. DL fornisce la densità dei transistor del processore in n/mm2 Su. DM indica la densità di bit della memoria principale (attualmente la DRAM separata dal SoC), sempre in n/mm2. DC indica la densità delle connessioni tra memoria principale e processore, anche qui in n/mm2. 

L'articolo collegato dice sull'applicazione dei tre valori: "Secondo gli autori, le tecnologie all'avanguardia di oggi possono essere caratterizzate da [38M, 383M, 12K] sulla base di specifiche di progettazione.Quindi l'approccio proposto non è promozionale come un numero nm, perché devi capire il significato dietro tre diversi valori. Ma è tecnicamente più accurato.

Riepilogo sui chip dei computer e sulle dimensioni nm

In conclusione, le dimensioni e la spaziatura dei transistor sulle unità di elaborazione dei computer come CPU e GPU sono tradizionalmente specificate in nanometri (nm). E anche se l'unità di misura bidimensionale non è più realmente significativa nei chip moderni, designazioni come 5 nm, 3 nm e 2 nm servono ancora come valori comparativi per mostrare il progresso tecnico dietro i componenti. Perché i chip stanno diventando più veloci ed efficienti. È discutibile quali designazioni dovrebbero venire per chip ancora più avanzati. Ci sono soluzioni per questo, ma sono meno facili da capire. 

I miei consigli e trucchi sulla tecnologia e su Apple

Ti è piaciuto l'articolo e le istruzioni sul blog ti hanno aiutato? Allora sarei felice se tu il blog tramite un'iscrizione stabile sosterrebbe.

Scrivi un commento

Il tuo indirizzo e-mail non verrà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati con * segnato

Nel blog di Sir Apfelot troverai consigli, istruzioni e recensioni sui prodotti Apple come iPhone, iPad, Apple Watch, AirPods, iMac, Mac Pro, Mac Mini e Mac Studio.

Speciali
Shopping
  •  
  •