CPU’s worden gemaakt met miljarden minuscule transistors, elektrische poorten die worden in- en uitgeschakeld om berekeningen uit te voeren. Hoe kleiner de transistor, hoe minder stroom er nodig is. “7nm” en “10nm” zijn metingen van de grootte van deze transistors – “nm” is nanometer, een minuscule lengte – en zijn een nuttige metriek om te beoordelen hoe krachtig een bepaalde CPU is.
Ter referentie, “10nm” is het nieuwe productieproces van Intel, dat in het vierde kwartaal van 2019 zal debuteren, en “7nm” verwijst meestal naar het proces van TSMC, waarop de nieuwe CPU’s van AMD en de A12X-chip van Apple zijn gebaseerd.
Dus waarom zijn deze nieuwe processen zo belangrijk?
Moore’s Law, een oude observatie dat het aantal transistors op een chip elk jaar verdubbelt terwijl de kosten worden gehalveerd, hield lange tijd stand maar is de laatste tijd aan het vertragen. Eind jaren ’90 en begin jaren 2000 werden transistors om de twee jaar met de helft kleiner, wat leidde tot enorme verbeteringen op een regelmatig schema. Maar verder krimpen is ingewikkelder geworden, en we hebben sinds 2014 geen transistorkrimp meer gezien van Intel. Deze nieuwe processen zijn de eerste grote krimp in lange tijd, vooral van Intel, en vertegenwoordigen een kortstondige opleving van de wet van Moore.
Met Intel’s achterstand hebben zelfs mobiele apparaten een kans gehad om de achterstand in te halen, met Apple’s A12X-chip die wordt vervaardigd op TSMC’s 7nm-proces, en Samsung die zijn eigen 10nm-proces heeft. En met AMD’s volgende CPU’s op TSMC’s 7nm-procedé, markeert dit een kans voor hen om Intel voorbij te streven in prestaties, en wat gezonde concurrentie te brengen aan Intels monopolie op de markt – ten minste totdat Intels 10nm “Sunny Cove”-chips in de schappen beginnen te liggen.
Wat “nm” echt betekent
CPU’s worden gemaakt met behulp van fotolithografie, waarbij een afbeelding van de CPU op een stuk silicium wordt geëtst. De precieze methode om dit te doen wordt meestal het procesknooppunt genoemd en wordt afgemeten aan hoe klein de fabrikant de transistors kan maken.
Doordat kleinere transistors energiezuiniger zijn, kunnen ze meer berekeningen uitvoeren zonder te heet te worden, wat meestal de beperkende factor voor CPU-prestaties is. Het maakt ook kleinere matrijzen mogelijk, waardoor de kosten dalen en de dichtheid bij dezelfde afmetingen kan toenemen, en dat betekent meer kernen per chip. 7nm is effectief twee keer zo dicht als de vorige 14nm node, waardoor bedrijven als AMD 64-core serverchips kunnen uitbrengen, een enorme verbetering ten opzichte van hun vorige 32 cores (en Intel’s 28).
Het is echter belangrijk op te merken dat terwijl Intel nog steeds op een 14nm node zit en AMD zeer binnenkort hun 7nm processoren zal lanceren, dit niet betekent dat AMD’s twee keer zo snel zullen zijn. Prestaties schalen niet exact met de transistorgrootte, en op zulke kleine schalen zijn deze getallen niet meer zo nauwkeurig. De manier waarop elke halfgeleiderfabrikant meet, kan verschillen van de ene tot de andere, dus het is het beste om ze meer te zien als marketingtermen die gebruikt worden om producten te segmenteren, dan als exacte metingen van vermogen of grootte. Zo wordt bijvoorbeeld verwacht dat Intels komende 10nm-node zal concurreren met TSMC’s 7nm-node, ondanks dat de cijfers niet overeenkomen.
Mobile Chips Will See the Biggest Improvements
Een nodeverkleining gaat echter niet alleen over prestaties; het heeft ook enorme implicaties voor mobiele en laptopchips met een laag vermogen. Met 7nm (vergeleken met 14nm) zou je 25% meer prestaties kunnen krijgen bij hetzelfde stroomverbruik, of zou je dezelfde prestaties kunnen krijgen voor de helft van het stroomverbruik. Dit betekent een langere batterijlevensduur met dezelfde prestaties en veel krachtigere chips voor kleinere apparaten omdat je effectief twee keer zoveel prestaties in het beperkte energiedoel kunt passen. We hebben al gezien dat de A12X-chip van Apple een aantal oudere Intel-chips in benchmarks verplettert, ondanks het feit dat deze slechts passief wordt gekoeld en verpakt in een smartphone, en dat is nog maar de eerste 7nm-chip die op de markt komt.
Een nodeverkleining is altijd goed nieuws, omdat snellere en energiezuinigere chips van invloed zijn op bijna elk aspect van de tech-wereld. 2019 wordt een spannend jaar voor tech met deze nieuwste nodes, en het is goed om te zien dat de wet van Moore nog niet helemaal dood is.