CPU:er tillverkas med hjälp av miljarder små transistorer, elektriska grindar som slås på och av för att utföra beräkningar. De behöver ström för att göra detta, och ju mindre transistorerna är, desto mindre ström behövs. ”7nm” och ”10nm” är mått på storleken på dessa transistorer – ”nm” står för nanometer, en mycket liten längd – och är ett användbart mått för att bedöma hur kraftfull en viss CPU är.
För referens är ”10nm” Intels nya tillverkningsprocess, som kommer att debutera under fjärde kvartalet 2019, och ”7nm” brukar hänvisa till TSMC:s process, som AMD:s nya CPU:er och Apples A12X-chip är baserade på.
Så varför är dessa nya processer så viktiga?
Moores lag, en gammal observation om att antalet transistorer på ett chip fördubblas varje år samtidigt som kostnaderna halveras, gällde länge men har avtagit på senare tid. I slutet av 90-talet och början av 2000-talet krympte transistorerna i storlek med hälften vartannat år, vilket ledde till massiva förbättringar enligt ett regelbundet schema. Men ytterligare krympning har blivit mer komplicerad, och vi har inte sett någon transistorkrympning från Intel sedan 2014. Dessa nya processer är de första stora krympningarna på länge, särskilt från Intel, och representerar en kort återupplivning av Moores lag.
Med Intels eftersläpning har till och med mobila enheter haft en chans att komma ikapp, med Apples A12X-chip som tillverkas på TSMC:s 7nm-process, och Samsung som har sin egen 10nm-process. Och med AMD:s nästa processorer på TSMC:s 7nm-process innebär detta en chans för dem att hoppa förbi Intel i prestanda och ge lite sund konkurrens till Intels monopol på marknaden – åtminstone tills Intels 10nm ”Sunny Cove”-chip börjar hamna på hyllorna.
Vad ”nm” verkligen betyder
CPU:er tillverkas med hjälp av fotolitografi, där en bild av CPU:n etsas på en bit kisel. Den exakta metoden för hur detta görs brukar kallas processnod och mäts genom hur små transistorer tillverkaren kan göra.
Då mindre transistorer är mer energieffektiva kan de göra fler beräkningar utan att bli för varma, vilket vanligtvis är den begränsande faktorn för CPU-prestanda. Det möjliggör också mindre die-storlekar, vilket minskar kostnaderna och kan öka densiteten vid samma storlekar, vilket innebär fler kärnor per chip. 7nm är i praktiken dubbelt så tät som den tidigare 14nm-noden, vilket gör det möjligt för företag som AMD att släppa 64-kärniga serverchip, vilket är en enorm förbättring jämfört med deras tidigare 32 kärnor (och Intels 28).
Det är dock viktigt att notera att även om Intel fortfarande använder sig av en 14nm-nod och AMD kommer att lansera sina 7nm-processorer inom kort, så betyder det inte att AMD:s kommer att vara dubbelt så snabba. Prestandan skalar inte exakt med transistorstorleken, och vid så små skalor är dessa siffror inte lika exakta längre. Sättet som varje halvledarfabrik mäter kan variera från en till en annan, så det är bäst att ta dem mer som marknadsföringstermer som används för att segmentera produkter snarare än exakta mätningar av effekt eller storlek. Intels kommande 10nm-nod förväntas till exempel konkurrera med TSMC:s 7nm-nod, trots att siffrorna inte stämmer överens.
Mobilchip kommer att få de största förbättringarna
En nodkrympning handlar dock inte bara om prestanda, utan har också enorma konsekvenser för lågeffektiva chip för mobila och bärbara datorer. Med 7nm (jämfört med 14nm) kan man få 25 % mer prestanda med samma effekt, eller så kan man få samma prestanda med halva effekten. Detta innebär längre batteritid med samma prestanda och mycket kraftfullare chip för mindre enheter eftersom man i praktiken kan få in dubbelt så mycket prestanda i det begränsade effektmålet. Vi har redan sett A12X-chippet från Apple krossa några äldre Intel-chip i benchmarks, trots att det bara är passivt kylt och packat i en smartphone, och det är bara det första 7nm-chippet som kommer ut på marknaden.
En node krympning är alltid goda nyheter, eftersom snabbare och mer strömsnåla chip påverkar nästan alla aspekter av den tekniska världen. 2019 kommer att bli ett spännande år för tekniken med dessa senaste noder, och det är bra att se att Moores lag inte är helt död ännu.