Доброго дня, любителі комп'ютерного заліза. Сьогодні ми поговоримо про те, що таке техпроцес у процесорі. На що впливає ця величина, як допомагає під час роботи комп'ютера, що відповідає і таке інше.

Почати хотілося б із того, що процесори складаються з транзисторів. Під кришкою теплорозподільника знаходиться сам кристал ЦП на кремнієвій підкладці, до складу якого входять мільярди мініатюрних транзисторів. Про нутрощі CPU – .

Їхні габарити настільки крихітні, що вимірюються в нанометрах. Звідси бере свій початок величина.

Візьмемо наприклад компанію AMD та її процесорні ядра сімейства Bulldozer та Liano, виконані за нормами 32 нм. На площі кристала розміром всього 315 мм2 розміщено 1,2 млрд. транзисторів. Якщо порівнювати з більш старою технологією 45 нм, в якій на підкладці 346 мм2 знаходилося лише 900 млн транзисторів – прогрес очевидний.

Зменшення, а точніше оптимізація техпроцесу дає такі переваги:

• підвищення підсумкової продуктивності при ідентичних характеристиках двох пристроїв (перший і другий процесор мають, наприклад, 4 ядра потужністю 3 ГГц);
• зниження енергоспоживання;
• можливість додати додаткові робочі інструкції;
• підвищення частот;
• збільшення кількості ядер на одній підкладці (вони займають менше місця);
• зниження витрат на виготовлення чіпів (на одній кремнієвій болванці міститься більше процесорів).
• Збільшення кеш-пам'яті процесора (більше місця на кристалі для встановлення модуля)

Еволюція техпроцесу

Якщо покопатися в історії напівпровідників 70-х і 80-х років, можна зустріти пристрої, розроблені за нормами техпроцесу 3 мкм. До такого технологічного прориву вперше прийшли компанії Zilog у 1975 році та Intel у 1979 році відповідно.

Компанії активно розвивали технології та вдосконалювали літографічне обладнання. На початку-середині 90-х, прогрес досяг нових висот і на ринку стали з'являтися моделі на зразок Intel Pentium Pro і MMX, а також знаменитий «равлик» Pentium II.

Усі вироби виконували за нормами процесу 0,35 мкм, тобто. 350 нм. Буквально через 10 років технології дозволили скоротити розмір транзистора втричі, до 130 нм, і це був прорив. Проте культовий період припав на 2004 рік, коли інженери почали освоювати собі 65 нм. Тоді світ побачив знамениті Pentium 4, Core 2 Duo, а також AMD Phenom X4 та Turion 64 x2. У цей же час ринок затопили чіпи Falcon і Jasper для Xbox 360.

Поточний період розробки

Плавно підбираємося до сучасних розробок і почнемо з актуального процесу 32 нм – епоха Intel Sandy Bridge і AMD Bulldozer.

Синьому табору вдалося створити кристал із частотою до 3,5 ГГц, на який можна помістити до 4 ядер та графічний чіп частотою до 1,35 ГГц. Також в чіп вбудували PCI-E контролер версії 2.0, підтримку пам'яті DDR3. Усі ядра отримали по 256 КБ кешу L2 та до 8 МБ L3. І все це розміщувалося на підкладці 216 мм2

Червоні ж примудрилися розмістити на підкладці до 16 процесорних ядер частотою до 4 ГГц із підтримкою передових на 2011 рік інструкцій x86, запровадити підтримку Hyper Transport та оснастити чіпи підтримкою DDR3.

Перехід на 22 нм здійснив лише Intel, додавши своїм продуктам Ivy Bridge та Haswell на кшталт Core i5, i7 та Xeon вищу продуктивність при зниженому енергоспоживання. Архітектура не зазнала значних змін.
Літографія 14 нм подарувала світу у 2017 році новий виток протистояння між AMD Ryzen та Intel Coffee Lake. У першому випадку маємо зовсім нову архітектуру та визнання у всьому світі після багаторічного застою. У другому – збільшення ядер на підкладці в десктопному сегменті.

Додатково можна відзначити зниження енергоспоживання, додавання нових інструкцій, зниження розміру кремнієвої пластини і підвищення потужності в станах двох таборів. A11 Bionic).

Навіщо зменшувати техпроцес?

Як я вже говорив вище, оптимізація літографії веде до розміщення більшої кількості транзисторів на підкладці меншого розміру. Говорячи простою мовою, на одній площі можна розташувати не 1, а 1,5 млрд. транзисторів, що веде до підвищення продуктивності без збільшення тепловиділення.

Таким чином встановлюється більше ядер, допоміжних компонентів та систем керування шинами.

Коефіцієнт множення системної шини процесора також зростає, отже, і його міць зростає.

На даний момент оптимальними процесорами, які увібрали в себе найкраще із сучасних технологій, можна назвати Intel 8700k та AMD Ryzen 1800x. Є звичайно і новий варіант від «червоних» в особі Ryzen 2700 (12 нм), але його продуктивність трохи скромніше.
Сподіваємось, ви зрозуміли суть, яку я хотіли донести до вас у цій статті. У наступних оглядах ми торкнемося таких понять як , охолодження та інших актуальних питань, які вимагають пояснення. Залишайтеся з нами та публікаціями. Успіхів!

: «Кількість транзисторів, що розміщуються на кристалі інтегральної схеми, подвоюється кожні 24 місяці, що призводить до появи нових технологій, зростання продуктивності та проривів у галузі електроніки». Викладаючи цей закон громадськості, один із батьків Intel не міг припустити, що інженери протягом п'ятдесяти років зможуть дотримуватися його. Не міг він і припустити, що в 2014 році складнощі з дотриманням цього закону розпочнуться і в компанії Intel. Адже збільшення кількості транзисторів у процесорі потрібно зменшувати технічний процес виробництва. По-простому, зменшувати фізичний розмір транзисторів та збільшувати їх густину.

На даний момент освоєним розміром можна вважати 22 нанометри, такий розмір транзисторів у процесорі. Здавалося б, від зменшення одні проблеми: суворіше за норму чистоти приміщення, складніше виготовляти шаблон для літографії, починають впливати квантові ефекти, складніше контролювати якість. Але жоден успішний виробник не піде на такі складнощі, якщо не йдеться про зниження собівартості виробництва та конкурентну боротьбу. Відповідно, можна виділити кілька причин переходу до тонших техпроцесів.

Перша: ефекти, пов'язані з довжиною хвилі світла та частотою сигналів. Вся електроніка (і не лише вона) будується на абстракціях та спрощеннях. Для того, щоб можна було безбоязно комбінувати елементи між собою, не виконуючи знову повний аналіз, для елементів повинен виконуватися принцип суперпозиції. Щоб виконувався принцип суперпозиції, має виконуватися вимога, згідно з яким масштаб сигналу має бути значно більшим, ніж затримка поширення сигналу у схемі. Тобто, при частоті в 3 ГГц, знаючи швидкість світла, отримуємо, що розмір схеми повинен бути значно меншим за 10 см. Значно — це рази на 3-4.

Друга: енергоспоживання та тепловиділення. Чим менший елемент, тим менше він споживає енергії та виділяє тепла. Це дозволяє використовувати потужні процесори в ультракомпактних пристроях. Щоправда, із зменшенням розміру транзисторів збільшуються складнощі з тепловідведенням, отже, мабуть, плюси та мінуси компенсуються.

Третя: транзистори, з яких сучасний процесор складається трохи більше, ніж повністю, є не просто перемикачем, керованим напругою. Через свою структуру він також є маленьким конденсатором, ємність якого обчислюється фемто-фарадами, але все-таки не нульова. Кожен конденсатор вносить невелику затримку поширення цифрового сигналу, яка при збільшенні кількості зв'язаних компонентів підсумовується. В результаті на виході замість прямокутного імпульсу ми отримуємо приблизно таке:

Четверта: скорочення витрат за виробництво. Це, на мою думку, важлива причина. Кожен окремий процесор вирощується на пластині, де їх дуже багато. Чим менше площа окремого кристала (процесора), тим більше їх міститься на одній пластині і тим більший прибуток. Але це лише наслідок зменшення техпроцесу, тому говорити, що виробники спеціально намагаються вмістити на одній кремнієвій підкладці більше процесорів, було б неправильно.

Як мені здається, виробники швидше погодилися б, що закон Мура — марення, і перестали б все зменшувати. Адже зменшення техпроцесу веде до великої кількості відбракованих процесорів. Важко повірити, що лише невеликі, непомітні людині коливання земної кори можуть довести кількість непридатних процесорів до 80%! Тут і приходить розуміння такої неабиякої ціни за процесори. Складні матеріали, суперсучасне обладнання, величезний штат науковців та інші складнощі не зупиняють виробників у їхньому прагненні зменшувати техпроцес. А чому б і ні? Адже це, напевно, рентабельно. Intel давно вже обіцяє збудувати завод на Місяці, адже там слабка гравітація, немає землетрусів і можна зменшувати техпроцес до атома!

Усі сучасні обчислювальні технології базуються з урахуванням напівпровідникової електронної техніки. Для її виробництва використовуються кристали кремнію – одного із найпоширеніших мінералів у складі нашої планети. З моменту відходу в минуле громіздких лампових систем та з розвитком транзисторних технологій цей матеріал зайняв важливе місце у виробництві обчислювальної техніки.

Центральні та графічні процесори, чіпи пам'яті, різні контролери – все це робиться на основі кремнієвих кристалів. Вже півстоліття основний принцип не змінюється, удосконалюються лише технології створення чіпів. Вони стають більш тонкими та мініатюрними, енергоефективними та продуктивними. Головним параметром, який удосконалюється, є техпроцес.

Практично всі сучасні чіпи складаються із кристалів кремнію, які обробляються методом літографії, з метою формування окремих транзисторів. Транзистор є ключовим елементом будь-якої інтегральної мікросхеми. Залежно від стану електричного поля він може передавати значення, еквівалентне логічній одиниці (пропускає струм) або нулю (виступає ізолятором). У чіпах пам'яті з допомогою комбінацій нулів і одиниць (положень транзистора) записуються дані, а процесорах – при перемиканні проводяться обчислення.

У 14-нм технології (порівняно з 22-нм) скорочено кількість бар'єрів, збільшена їх висота, зменшено відстань між діелектричними ребрами

Технологічний процес – це процедура та порядок виготовлення будь-якої продукції. В електронній промисловості, у загальноприйнятому значенні, це величина, яка вказує на роздільну здатність обладнання, що застосовується під час виробництва чіпів. Від неї також залежить розмір функціональних елементів, одержуваних після обробки кремнію (тобто, транзисторів). Чим чутливіше та точніше обладнання використовується для обробки кристалів під заготівлі процесорів – тим тоншим буде техпроцес.

Що означає числова величина техпроцесу

У сучасному напівпровідниковому виробництві найпоширеніша фотолітографія – витравлення елементів на кристалі, покритому діелектричною плівкою, за допомогою впливу світла. Саме роздільна здатність оптичного обладнання, що випромінює світло для витравлення, і є техпроцесом у загальноприйнятому тлумаченні цього слова. Це вказує, наскільки тонким може бути елемент на кристалі.

На що впливає техпроцес

Техпроцес безпосередньо позначається на кількості активних елементів напівпровідникової мікросхеми. Чим тонше техпроцес - тим більше транзисторів поміститься на певній площі кристала. Насамперед це означає збільшення кількості продукції з однієї заготівлі. По-друге – зниження споживання енергії: що тонше транзистор – то менше він витрачає енергії. Як результат, при рівній кількості та структурі розміщення транзисторів (а отже, і збільшення продуктивності) процесор менше витрачатиме енергію.

Мінусом переходу на тонкий техпроцес є подорожчання обладнання. Нові промислові агрегати дозволяють робити процесори краще та дешевше, але самі набирають у ціні. Як наслідок, лише великі корпорації можуть вкладати мільярди доларів у нове обладнання. Навіть такі відомі компанії, як AMD, Nvidia, Mediatek, Qualcomm або Apple, самостійно процесорів не роблять, довіряючи це завдання гігантам на кшталт TSMC.

Що дає зменшення техпроцесу

При зменшенні технологічного процесу виробник має можливість підняти швидкодію, зберігши колишні розміри чіпа. Наприклад, перехід із 32 нм на 22 нм дозволив удвічі збільшити щільність транзисторів. Як наслідок, на тому ж кристалі, що раніше, стало можливим розміщення не чотирьох, а вже восьми ядер процесора.

Для користувачів головна перевага полягає у зниженні енергоспоживання. Чіпи на тоншому техпроцесі вимагають менше енергії, виділяють менше тепла. Завдяки цьому можна спростити систему живлення, зменшити кулер, менше уваги приділити обдуву компонентів.

Техпроцес процесорів на смартфонах

Смартфони вимогливі до апаратних ресурсів та швидко витрачають заряд акумулятора. Тому, для уповільнення витрати розряду, розробники процесорів для мобільних пристроїв намагаються впроваджувати у виробництво найновіші техпроцеси. Наприклад, колись популярні двоядерники MediaTek MT6577 вироблялися за техпроцесом 40 нм, а Qualcomm Snapdragon 200 ранніх серій виготовлялися за 45-нанометровою технологією.

У 2013-2015 роках основним техпроцесом для чипів, що використовуються у смартфонах, став 28 нм. MediaTek (аж до Helio X10 включно), Qualcomm Snapdragon серій S4, 400, а також моделі 600, 602, 610, 615, 616 та 617 – це все 28 нм. Він же використовувався і при виготовленні Snapdragon 650, 652, 800, 801, 805. «Гарячий» Snapdragon 810, що цікаво, був виконаний більш тонким техпроцесом 20 нм, але це йому не сильно допомогло.

Apple у своєму A7 (iPhone 5S) теж обходилася 20-нанометровою технологією. У Apple A8 для шостого Айфона застосували 20 нм, а моделі A9 (для 6s і SE) вже використовується новий 16 нм технологічний процес. У 2013-2014 роках Intel робили свої Atom Z3xxx за 22-нанометровою технологією. З 2015 року у виробництво запустили чіпи із 14 нм.

Наступним кроком у розвитку процесорів для смартфонів є повсюдне освоєння техпроцесів 14 та 16 нм, а далі варто очікувати 10 нм. Першими екземплярами на ньому можуть стати Qualcomm Snapdragon 825, 828 та 830.

Також вам сподобаються:

Як зробити скріншот на iPhone 7
Які бувають датчики у смартфонах

Привіт друзі! Можливо, поринаючи в тематику комп'ютерного заліза, ви зустрічали таке поняття як техпроцес відеокарти, що це таке, на що впливає і який з них найкращий, розповім сьогоднішній публікації. Все готове, поїхали.)

Де там транзистори

Будь-який процесор складається з величезної кількості мікроскопічних транзисторів - ЦП, що графічний чіп. Однак транзистори тут не зовсім звичні – наприклад, не такі, як у радіоприймачі. Реалізовано вони на шматку кремнію, з якого складається процесор.

Сьогодні розміри цих компонентів вимірюються вже в нанометрах – однієї мільярдної частини метра – наприклад, 40 нм, 22 нм чи 16 нм. Чим менше цифра, тим тонше техпроцес і тим більше транзисторів уміщається на тій самій площі кристала.

Взагалі, техпроцесом називається сукупність процесів устаткування виготовлення будь-якої деталі, у разі мікросхеми. Однак стосовно процесорів і графічних чіпів таке позначення - дозвіл друкарського обладнання, яке створює компоненти на поверхні кристала.

Як дізнатися техпроцес конкретної деталі? Він завжди вказаний у супровідній документації.

Однак враховуйте, що у багатьох інтернет-магазинах, в характеристиках товару цього параметра немає, тому при замовленні комплектуючих необхідно уточнювати деталі у консультанта. Як варіант можна дізнатися цю інформацію на офіційному сайті виробника.

Вплив техпроцесу

Технології робляться дедалі досконаліше, дозволяючи зменшити техпроцес, збільшивши цим кількість транзисторів однією й тієї площі. Що означає це у практичному плані?
Збільшення кількості транзисторів дозволяє збільшити кількість логічних блоків і тим самим продуктивність процесора за тих же фізичних розмірів. Як варіант можна не змінювати кількість транзисторів, але зменшити розміри компонента.

При зменшенні розмірів транзисторів знижується тепловиділення та енергоспоживання. Завдяки цьому можна збільшити кількість ядер процесора без ризику перегріву, що негативно позначається на продуктивності. Особливо це актуально для лептопів та планшетів – так, у крутих моделях теж встановлені відеокарти, створені за тим самим принципом.

Перехід на новий, більш досконалий техпроцес вимагає від виробника заліза проведення фундаментальних досліджень, розробки нового обладнання, його створення та обкатки.

З цієї причини нові моделі центральних та графічних процесорів коштують надзвичайно дорого. Але за те, щоб бути на гребені хвилі прогресу, жодних грошей не шкода, чи не так?

Також хочу наголосити на тому, що обкатка нового техпроцесу відбувається не відразу, і тому перші партії нових комплектуючих можуть вийти відверто невдалими.

При збільшенні площі кристала складність тільки зростає. На жаль, ліпити багатоядерні процесори за новою технологією ось так «з літа», не вийде – ніхто не хоче працювати собі на збиток і розбиратися потім із обуреними покупцями.

Подальші перспективи

Деякі з вас, мабуть, подумали, що розвиток технологій – справа часу, і техпроцес можна зменшувати нескінченно. На жаль, це не зовсім правильно. Фізичні властивості матерії мають певні рамки, і з часом настане та межа, менша за яку створювати транзистори, просто не вийде.
Ось тільки яким буде їхній розмір і коли це буде – поки що не зовсім зрозуміло. Цілком ймовірно, що на той час винайдуть якусь принципово іншу технологію, а процесори на основі кремнієвого кристала кануть у Лету, як це сталося з ламповою електронікою.

Сподіваюся, виходячи з вищевикладеного, вам уже зрозуміла відповідь на запитання: 14 нм або 28 нм – що краще. Якщо я не цілком зрозуміло викладав свої думки, то краще за 14 нм, проте коштують, створені за таким техпроцесом компоненти, дорожчі.

А взагалі, щоб розібратися, який девайс вам краще купити при складанні або апгрейді комп'ютера, раджу ознайомитися з публікаціями "" та "". Про те, де краще купувати комплектуючі для системного блоку, можна почитати .

Як можливий варіант, раджу звернути увагу на відеокарти серії 1060 – наприклад, ASUS GeForce GTX 1060 DUAL OC. За прийнятну ціну ви зможете з комфортом обробляти відеоролики та запускати нові ігри (щоправда, деякі з них не на максимальних, а на середніх налаштуваннях якості графіки). На найближчі кілька років такого девайсу вам вистачить з головою, я це гарантую.

На цьому я з вами прощаюсь. Не забудьте поставити лайк репосту цієї статті у соціальних мережах. Також на розсилку новин, щоб бути в курсі останніх оновлень мого надзвичайно корисного блогу.

Доброго вам дня.

Давайте разом відкриємо завісу такої складної справи як виробництво для комп'ютерів. Зокрема, із цієї статті ви дізнаєтеся, що таке техпроцес у процесорі і чому з кожним роком розробники намагаються його зменшити.

Як виготовляються процесори?

Для початку вам варто знати відповідь на це питання, щоб подальші роз'яснення були зрозумілі. Будь-яка електронна техніка, у тому числі і CPU, створюється на основі одного з найчастіше використовуваних мінералів - кристалів кремнію. Причому застосовується він з цією метою вже понад 50 років.

Кристали обробляються за допомогою літографії для створення окремих транзисторів. Останні є основними елементами чіпа, оскільки він складається з них.

Функція транзисторів полягає у блокуванні чи пропуску струму, залежно від актуального стану електричного поля. Таким чином, логічні схеми працюють за двійковою системою, тобто у двох положеннях - включення та виключення. Це означає, що вони або пропускають енергію (логічна одиниця) або виступають у ролі ізоляторів (нуль). При перемиканні транзисторів у CPU виробляються обчислення.

Тепер про головне

Якщо говорити узагальнено, під технологічним процесом розуміється розмір транзисторів.

Що це означає? Знову повернемося до виробництва процесорів.

Найчастіше застосовується метод фотолітографії: кристал покритий діелектричною плівкою, і з нього витравлюються транзистори за допомогою світла. Для цього використовується оптичне обладнання, що дозволяє здатність якого, по суті, і є технічним процесом. Від її значення – від точності та чутливості апарату – залежить тонкість транзисторів на кристалі.

Що дає?

Як ви розумієте, чим вони будуть меншими, тим більше їх можна розташувати на чіпі. Це впливає на:

• Тепловиділення та енергоспоживання. Через зменшення розміру елемента він потребує меншої кількості енергії, отже, і менше виділяє тепла.
  Ця перевага дозволяє встановлювати потужні CPU у невеликі мобільні пристрої. До речі, завдяки низькому енергоспоживання сучасних чіпів, планшети та смартфони довше тримають заряд. Що стосується ПК, то знижене тепловиділення дає можливість спростити систему охолодження.
• Чисельність заготовок. З одного боку, виробникам вигідно зменшувати техпроцес, тому що з однієї заготівлі виходить більша кількість продукції. Щоправда, це лише наслідок витончення техпроцесу, а чи не переслідування вигоди, оскільки з іншого боку, щоб знизити розмір транзисторів, необхідне дорожче устаткування.

• Продуктивність чипа. Чим більше він матиме елементів, тим швидше працюватиме, при тому, що його фізичний розмір залишиться тим самим.

Техпроцес у числах та прикладах

Вимірюється технологічний процес у нанометрах (нм). Це 10 -9 ступеня метра, тобто один нанометр є мільярдною його частиною. У середньому, сучасні процесори виробляються за техпроцесом 22 нм.

Можете уявити, скільки транзисторів вміщається на . Щоб вам було зрозуміліше, на площі зрізу волосся можуть розміститися 2000 елементів. Хоч чіп і мініатюрний, але явно більше волосинки, тому може включати мільярди транзисторних затворів.

Бажаєте знати точніше? Наведу кілька прикладів:

• У процесорах фірми AMD, а саме Trinity, Llano, Bulldozer, техпроцес складає 32 нм. Зокрема, площа кристала останнього - 315 мм2, де розташовано 1,2 млрд. транзисторів.
  Phenom та Athlon того ж виробника виконані за техпроцесом 45 нм, тобто мають 904 млн. при площі основи 346 мм2.

• У компанії Intel є чіпи за стандартом 22 нм – це сімейство Ivy Bridge (Intel Core ix - 3xxx). Для наочності: Core i7 - 3770K має 1,4 млрд елементів, при тому, що розмір його кристала всього 160 мм.
  Цей бренд має 32-нанометрову продукцію. Йдеться про Intel Sandy Bridge (2xxx). На площі 216 мм2 вона вміщує 1,16 млрд транзисторів.

До речі, все, що ви дізналися про техпроцеси для центральних комп'ютерних апаратів, можна застосувати і до графічних пристроїв. Наприклад, це значення у відеокартах AMD (ATI) та Nvidia становить 28 нм.

Тепер ви знаєте більше про cpu і зокрема, що таке техпроцес у процесорі. Повертайтесь за новою інформацією.

Програми