La taille du nœud de processus d’un processeur est toujours quelque chose qui est fréquemment discuté dans les spécifications de la puce. Mais qu’est-ce que c’est et pourquoi est-ce important ?
Que signifie « taille du processus » ?
Dans ce contexte, « processus » est utilisé pour décrire le processus de fabrication plutôt que le processeur de l’ordinateur. Il s’agit de la façon dont la puce est fabriquée, pas de ce qu’elle peut faire. La taille du nœud de processus, mesurée en nanomètres, décrit la taille du plus petit élément possible d’un processeur.
Imaginez-le comme ceci : si la conception d’un processeur est une image numérique, la taille d’un « pixel » serait la taille du processus. Par exemple, sur le processus actuel d’Intel, le plus petit élément possible est de 14 nanomètres, ou 14 nm. Plus le processus est petit, plus la résolution qui peut être obtenue est grande. En conséquence, les fabricants peuvent rendre les transistors et autres composants plus petits. Cela signifie que plus de transistors peuvent être entassés dans un espace physique plus petit. Cela offre des avantages majeurs ainsi que quelques inconvénients.
Pourquoi plus petit est-il meilleur ?
Si vous rétrécissez toutes les parties d’un transistor de manière égale, les propriétés électriques de ce transistor ne changeront pas. Et plus vous pouvez installer de transistors dans un espace donné, plus vous aurez de puissance de traitement. C’est grâce à l’augmentation du parallélisme de calcul et des tailles de cache. Donc, si vous essayez d’accélérer une puce ou d’ajouter de nouvelles fonctionnalités, il y a une forte incitation à réduire la taille de ses transistors.
Les processus plus petits ont également une capacité plus faible, ce qui permet aux transistors de s’allumer et de s’éteindre plus rapidement tout en utilisant moins d’énergie. Et si vous essayez de faire une meilleure puce, c’est parfait. Plus un transistor peut s’allumer et s’éteindre rapidement, plus il peut fonctionner rapidement. Et les transistors qui s’allument et s’éteignent avec moins d’énergie sont plus efficaces, réduisant la puissance de fonctionnement, ou « consommation d’énergie dynamique », requise par un processeur. Une puce avec une consommation d’énergie dynamique plus faible épuisera les batteries plus lentement, coûtera moins cher à faire fonctionner et sera plus écologique.
Les puces plus petites sont également moins chères à fabriquer. Les puces sont fabriquées sur des plaquettes circulaires de silicium, comme celle ci-dessus. Une seule plaquette contiendra généralement des dizaines de matrices de processeur. Une taille de processus plus petite créera une taille de matrice plus petite. Et si la taille de la matrice est plus petite, plus de matrices s’adapteront sur une seule plaquette de silicium. Cela conduit à une augmentation de l’efficacité de fabrication, réduisant les coûts de fabrication. Le développement d’un nouveau procédé nécessite un investissement majeur, mais une fois ce coût récupéré, les coûts par matrice chutent considérablement.
Quel est l’inconvénient d’une taille de processus plus petite ?
Les transistors plus petits sont plus difficiles à fabriquer. À mesure que les transistors rétrécissent, il devient de plus en plus difficile de fabriquer des puces qui fonctionnent à la vitesse d’horloge la plus élevée possible. Certaines puces ne pourront pas fonctionner à la vitesse maximale, et ces puces seront « classées » ou étiquetées, en tant que puces avec des vitesses d’horloge inférieures ou des caches plus petits. Les processus plus petits ont généralement plus de puces stockées à des vitesses d’horloge inférieures, car la création d’une puce «parfaite» est plus difficile. Les fabricants veillent à éliminer autant de problèmes que possible, mais cela se résume souvent aux variations inévitables du monde analogique.
Les transistors plus petits ont également une plus grande « fuite ». La fuite est une mesure de la quantité de courant qu’un transistor laisse passer lorsqu’il est en position « off ». Cela signifie qu’à mesure que les fuites augmentent, la consommation d’énergie statique ou la quantité d’énergie consommée par un transistor au repos augmente également. Une puce avec une fuite plus importante nécessite plus de puissance même lorsqu’elle n’est pas active, déchargeant les batteries plus rapidement et fonctionnant moins efficacement.
Un processus plus petit peut avoir un rendement inférieur, ce qui entraîne moins de puces entièrement fonctionnelles. Cela peut entraîner des retards de production et des pénuries. Il est donc plus difficile de récupérer l’investissement nécessaire pour développer un nouveau procédé. Cet élément de risque sous-tend tout nouveau procédé de fabrication, mais c’est particulièrement vrai pour un procédé aussi précis que la fabrication de semi-conducteurs.
Bien entendu, les fabricants tentent de réduire ou d’éliminer ces problèmes lors du développement d’un nouveau procédé, et ils réussissent souvent. C’est pourquoi nous obtenons des puces plus rapides et plus efficaces même lorsque la taille du processus diminue.
Conclusion
La réduction de la taille des processus est difficile, mais les avantages incitent fortement les fabricants à rechercher des tailles de processus de plus en plus petites. Et grâce à ce lecteur, les consommateurs obtiennent des puces plus rapides et plus efficaces tous les deux ans. Ce sont ces avancées qui ont rendu possibles des merveilles technologiques comme les smartphones, et qui permettront la prochaine génération de réalisations technologiques.
Soutenez notre effort ❤️
Si vous avez apprécié cet article, pensez à laisser un pourboire pour nous aider à continuer à publier du contenu de qualité.
