ماذا تعني معالجات 7 نانو ومعالجات 10 نانو وما أهمية هذه التقنية!
تُصنع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) من مليارات الترانزستورات الفائقة الصغر، والبوابات المنطقية التي تعمل لتنفيذ تعليمات الحاسب البرمجية بإجراء العمليات الحسابية.
وبالتأكيد كل هذه الترانزستورات والبوابات تستهلك طاقة المعالج، وكلما كانت أصغر كانت الطاقة التي تستهلكها أقل وبالتالي حرارة أقل أي كفاءة عمليات أفضل، وبالتالي عندما نقول معالجات 7 نانو متر أو 10 نانو فهي قياسات هذه الترانزستورات فائقة الصغر.
فرمز “nm” يشير إلى بعد نانو متر وهو مقياس مفيد لمعرفة حجم الترانزستورات الداخلة في التصنيع وبالتالي أصبحت هذه التقنية مقياس مفيد لمعرفة مدى قوة معالجات CPUs.
وتمثل تقنية 10 نانو متر “10nm” تقنية التصنيع الجديدة من انتيل والتي ستظهر في الربع الأخير من عام 2019، بينما تقنية 7 نانو هي ما تعتمد عليه معالجات TSMC وAMD، وكذلك معالج آبل A12X.
إذاً لماذا هذا مهم ولاسيما لشركة انتيل!
من درس أحد الاختصاصات الهندسية الخاصة بالحاسوب سيعلم بما يسمى قانون مور، وهو قانون قديم يذكر أنَّ عدد الترانزستورات على رقاقة الكترونية يتضاعف كل عام بينما خفض تكاليف التصنيع إلى النصف سيحتاج لوقت طويل، ولكن القانون تباطأ في الفترة الأخيرة.
ففي أواخر التسعينيات وأوائل عام 2000 كانت تتقلص الترانزستورات إلى نصف حجمها كل عامين، مما أدى لتحسينات هائلة في كمية المعالجة، ولكن بعد ذلك أصبح تقليص حجم الترانزستورات أكثر تعقيداً ولم نرى انتيل تقوم بذلك منذ عام 2014.
وبالتالي هذه التقنية الجديدة 10 نانو من انتيل، جاءت بعد وقت طويل وقد تمثل إحياء قصير لقانون مور.
وبالعودة بالذاكرة قليلاً فإن تباطؤ شركة انتيل بتصغير حجم الترانزستورات أتاح لشركات أخرى فرصة اللحاق بالركب، حيث تمَّ تصنيع معالج A12 لآبل من قبل شركة TSMC بتقنية 7nm. واستطاعت سامسونج طرح معالجات 10 نانو خاصة بها، كما أُطلقت عديد معالجات AMD بتقنية TSMC 7nm.
كل هذا شكل فرصة لمنافسة انتيل في الأداء وكسر احتكارها للأسواق -على الأقل لحين إصدار معالج “Sunny Cove” بتقنية 10 نانو متر هذا العام.
لنفصل أكثر، ماذا تعني تقنية نانو متر “nm” في الواقع!
تُصنع معالجات CPUs بتقنية photolithography أي الحفر الضوئي، حيث تحفر مكونات المعالج من ترانزستورات على شريحة سيليكون، وكل ترانزستور هو عقدة عمليات ويمثل صغر حجمه مقياساً لتقنية الحفر.
وكلما كان الترانزستور أصغر يعني استهلاك طاقة أقل وبالتالي بإمكان هذه الترانزستورات إجراء المزيد من العمليات الحسابية دون زيادة في درجة حرارتها، وهذا ما يكون عادةً العامل المحدد لأداء المعالج.
وكذلك أيضاً صغر حجم الترانزستور يقلل التكاليف ويزيد من كثافة الترانزستورات ضمن نفس الشريحة، وهذا يعني المزيد من النوى ضمن نفس شريحة المعالجة.
أي تقنية 7nm تملك ضعف عدد عقد العمليات (عدد الترانزستورات) بالمقارنة مع كثافة الترانزستورات في تقنية 14 نانو. وهي التقنية التي سمحت لشركة مثل AMD بإطلاق معالجات 64 نواة بدلاً من معالجات 32 نواة السابقة.
ومن المهم ملاحظة أنه على الرغم من كون انتيل لا تزال تعمل بتقنية 14nm حتى الآن بينما AMD ستطلق معالجات 7nm قريباً جداً، لكن هذا لا يعني بالضبط أن معالجات AMD أسرع بمرتين، فحجم الترانزستور ليس المعيار الوحيد، وعلى هذه المقاييس الصغيرة قد لا تكون الأرقام دقيقة 100%.
فقد تكون هذه مجرد مصطلحات تسويق مستخدمة فهنالك دور أساسي أيضاً لآلية حفر وتصنيع أشباه الموصلات المستخدمة، وعلى سبيل المثال من المتوقع أن تنافس معالجات انتيل 10nm القادمة هذا العام معالجات شركة TSMC 7nm على الرغم من عدم تطابق الأرقام.
المعالجات في الهواتف ستشهد أفضل التحسينات:
تقلص حجم العقدة أي الترانزستور لا يعني فقط أداء أفضل، بل له تداعيات رائعة أخرى على معالجات الحواسيب المكتبية والمحمولة والهواتف الذكية.
فمع تقنية 7nm بدلاً من 14nm يمكن الحصول على أداء أفضل بنسبة 25% مع نفس الطاقة، أو نفس الأداء مع نصف الطاقة المستهلكة.
وهذا يعني عمر بطارية أطول بنفس الأداء ومعالجات أكثر قوة للأجهزة الأصغر بإجراء تناسب بسيط بين ضعف الأداء الممكن الوصول إليه وحدود الطاقة الممكن صرفها.
وكمثال سحقت شرائح A12X من آبل بأدائها الكثير من شرائح انتيل ذات التقنيات والمعايير القديمة رغم أنها مبردة سلبياً ومعبأة داخل هاتف ذكي، وتمثل هذه المعالجات بالفعل أول شريحة 7nm تصل إلى السوق.
