对于CPU来说,“7 nm”和“10 nm”意味着什么?它们为什么重要?

CPU是使用数十亿个微型晶体管制造的,这些晶体管是用来开启和关闭来执行计算的电门。它们需要电力才能做到这一点,晶体管越小,所需的电力就越少。“7 nm”和“10 nm”是对这些晶体管大小的测量--“nm”是纳米,一个很小的长度--是判断特定CPU能力的有用度量。

作为参考,“10 nm”是英特尔的新制造工艺,定于2019年第四季度亮相,而“7 nm”通常指的是台积电的工艺,这也是AMD的新CPU和苹果的A12X芯片所基于的工艺。

那么,为什么这些新流程如此重要呢?

摩尔定律(Moore‘s Law)是一种古老的观察,即芯片上的晶体管数量每年翻一番,而成本却减少了一半。这一定律存在了很长一段时间,但最近一直在放缓。早在20世纪90年代末和21世纪初,晶体管每两年就会缩小一半,导致定期进行大规模改进。但进一步缩小变得更加复杂,自2014年以来,我们还没有看到英特尔的晶体管缩小。这些新的流程是很长一段时间以来的第一次重大收缩,特别是来自英特尔的收缩,代表着摩尔定律的短暂重新点燃。

在英特尔落后的情况下,即使是移动设备也有机会迎头赶上,苹果的A12X芯片采用台积电的7纳米工艺制造,三星也有自己的10纳米工艺。随着AMD的下一代CPU采用台积电的7 nm工艺,这标志着他们有机会在性能上超越英特尔,并给英特尔在市场上的垄断带来一些良性竞争-至少在英特尔10纳米“阳光湾”芯片开始上架之前是这样。

“纳米”的真正含义是什么?

CPU是使用光刻技术制造的,其中CPU的图像被蚀刻在一片硅片上。如何做到这一点的确切方法通常被称为工艺节点,并通过制造商可以制造多小的晶体管来衡量。

由于较小的晶体管功率效率更高,它们可以在不过热的情况下进行更多计算,而过热通常是CPU性能的限制因素。它还允许更小的芯片尺寸,从而降低成本,并可以在相同尺寸下增加密度,这意味着每个芯片有更多的内核。7 nm的密度实际上是之前14 nm节点的两倍,这使得像AMD这样的公司可以发布64核服务器芯片,这比他们之前的32核(以及英特尔的28核)有了巨大的改进。

值得注意的是,虽然英特尔仍在14 nm节点上,AMD也将很快推出他们的7 nm处理器,但这并不意味着AMD的速度会快一倍。性能并不完全与晶体管的大小成正比,而且在如此小的规模下,这些数字也不再那么精确。每种半导体代工测量的方式可能各不相同,所以最好将它们更多地作为细分产品的营销术语,而不是精确的功率或大小测量。例如,英特尔即将推出的10 nm节点预计将与台积电的7 nm节点竞争,尽管数字并不匹配。

移动芯片将会有最大的进步

不过,节点收缩不仅仅关乎性能,它对低功耗移动和笔记本电脑芯片也有巨大影响。使用7 nm(与14 nm相比),您可以在相同功率下获得25%以上的性能,或者您可以在功率减半的情况下获得相同的性能。这意味着在性能相同的情况下电池续航时间更长,小型设备的芯片功能更强大,因为您可以在有限的功耗目标中有效地将性能提高一倍。我们已经看到苹果的A12X芯片在基准测试中击败了一些较老的英特尔芯片,尽管它只是被动冷却和封装在智能手机中,而这只是第一个投放市场的7 nm芯片。

节点缩小总是好消息,因为更快、更省电的芯片几乎影响到科技世界的方方面面。对于拥有这些最新节点的科技公司来说,2019年将是令人兴奋的一年,很高兴看到摩尔定律还没有完全消失。

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