لیتوگرافی سی پی یو به چه معناست؟

لیتوگرافی در لغت به فرایندی گفته می‌شود كه در طی آن صفحات فلزی شکل داده می‌شوند. اما لیتوگرافی سی پی یو ، معنای اندازه فاصله ی ترانزیستور های سی پی یو را به خودش گرفته است. در ادامه به شکل تخصصی این موضوع می‌پردازیم.

لیتوگرافی سی پی یو

CPU ها با استفاده از میلیاردها ترانزیستور کوچک ساخته می‌شوند، لیتوگرافی سی پی یو ، به فاصله این ترانس ها از هم نسبت داده می‌شود. گیت‌های الکتریکی که برای انجام محاسبات روشن و خاموش می‌شوند. آنها برای انجام این کار برق می‌گیرند و هر چه ترانزیستور کوچکتر باشد، برق کمتری مورد نیاز است. «7 نانومتر» و «10 نانومتر» اندازه‌گیری اندازه این ترانزیستورها هستند – نانومترها، طول کمی دارند – و معیار مفیدی برای قضاوت در مورد قدرت یک CPU خاص هستند. برای مرجع، «10 نانومتر» فرآیند تولید جدید اینتل است که قرار است در سه ماهه چهارم 2019 معرفی شود، و «7 نانومتر» معمولاً به فرآیند TSMC اشاره دارد، چیزی که پردازنده‌های جدید AMD و تراشه A12X اپل بر اساس آن هستند.

 چرا لیتوگرافی سی پی یو مهم هستند؟

قانون مور، مشاهده‌ای قدیمی که نشان می‌دهد تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه هر سال دو برابر می‌شود در حالی که هزینه‌ها به نصف می‌رسد، برای مدت طولانی نگه داشته شده است اما اخیراً کاهش یافته است. در اواخر دهه 90 و اوایل دهه 2000، اندازه ترانزیستورها هر دو سال به نصف کاهش می‌یافت که منجر به بهبودهای گسترده در یک برنامه منظم می‌شد. اما کوچک‌شدن بیشتر پیچیده‌تر شده است و ما از سال 2014 شاهد کوچک شدن ترانزیستوری از اینتل نبوده‌ایم.

 این فرآیندهای جدید نشان‌دهنده احیای مجدد قانون مور هستند. با عقب ماندن این شرکت‌ها، حتی دستگاه‌های تلفن همراه نیز فرصتی برای عقب افتادن دارند، تراشه A12X اپل بر روی فرآیند 7 نانومتری TSMC ساخته شده است و سامسونگ نیز فرآیند 10 نانومتری خود را دارد. و با پردازنده‌های بعدی AMD روی فرآیند 7 نانومتری TSMC، این فرصتی را برای آن‌ها رقم می‌زند تا از نظر عملکرد از اینتل عبور کنند و رقابت سالمی را به انحصار اینتل در بازار بیاورند حداقل تا زمانی که تراشه‌های 10 نانومتری Sunny Cove اینتل وارد قفسه‌ها شوند.

کاهش مصرف سی پی یو را برای مصرف بهینه پردازنده مطالعه نمایید

منظور از سی پی یو n نانومتری چیست؟

سی پی یوی که ما زندگی روزمره خود استفاده می‌کنیم، چه در تلفن همراه، چه در یک بلندگوی هوشمند و چه در لپ تاپ، از ترانزیستور تشکیل شده است. میلیاردها ترانزیستور کوچک، که اساساً دروازه های الکتریکی هستند که برای انجام محاسبات مختلف روشن و خاموش می‌شوند.  “nm” در این اعدادی که ما در مورد آنها صحبت می‌کنیم مخفف نانومتر است – یک واحد کوچک طول و این پارامتر “nm” نشان دهنده اندازه این ترانزیستورهای کوچک است که CPU از آنها ساخته شده است، و فاصله بین این ترانزیستورها. این پارامتر با نام‌های «فرآیند»، «فناوری فرآیند» یا لیتوگرافی CPU نیز شناخته می‌شود و فرآیند ساخت این پردازنده‌ها به نام «ساخت» شناخته می‌شود. برای مرجع، پردازنده‌های 10 نانومتری اینتل که سال گذشته معرفی شدند با استفاده از ترانزیستورهای 10 نانومتری ساخته شده‌اند، و به طور مشابه، پردازنده‌های A12X Bionic اپل و پردازنده‌های جدید AMD با استفاده از ترانزیستورهای 7 نانومتری ساخته شده‌اند.

تاریخچه لیتوگرافی سی پی یو، حال و آینده

در دهه 2000، پردازنده‌های دسکتاپ دارای پردازش‌های 42 نانومتری بودند که در مقایسه با فرآیندهای امروزی بسیار بزرگ به نظر می‌رسد. سپس نودهای فرآیند 28 نانومتری و سپس فرآیندهای 22 نانومتری آمدند. در دهه 2000، اندازه ترانزیستور تقریباً هر 2 سال به نصف کاهش می‌یابد. این کاهش تقریباً از سال 2013 برای پردازنده‌های دسکتاپ متوقف شده بود. سپس در سال 2018، اینتل سی پی یو 10 نانومتری Sunny Cove خود را معرفی کرد و AMD به زودی پردازنده‌های کوچک‌تر 7 نانومتری خود را بر اساس فرآیند 7 نانومتری TSMC معرفی کرد.

 همین امر در مورد فرآیندهای کوچکتر نیز صدق می‌کند. پردازنده‌های موبایل از 14 نانومتر در دهه گذشته به 7 نانومتر (Apple A12X Bionic) کاهش یافته‌اند. از ژانویه 2020، پردازنده بزرگ موبایل کوالکام در حال حاضر در فرآیند 7 نانومتری برای اکثر پردازنده‌های جدید خود قرار دارد و گفته می‌شود که اپل گوشی‌هایی را با پردازنده‌های 7 نانومتری حداقل برای چند سال عرضه می‌کند. سامسونگ همچنین پردازنده Exynos 9825 خود را در سال 2019 معرفی کرد که اولین پردازنده موبایلی بود که بر اساس فرآیند 7 نانومتری با استفاده از EUV لیتوگرافی فرابنفش شدید ساخته شد. به طور مشابه، مدیاتک همچنین یک پردازنده 7 نانومتری را در سال 2019 معرفی کرد.

حال حاضر سی پی یو 7 نانومتری روند بازار است و هنجاری است که رایانه‌های شخصی حداقل تا چند سال دیگر از آن پیروی خواهند کرد، اما گفته می‌شود TSMC و سامسونگ در حال حاضر روی فرآیندهای 6 نانومتری، 5 نانومتری و حتی 4 نانومتری کار می‌کنند.

در صورتی که برای بیشتر شدن سرعت پردازش، به استفاده از چند سی پی یو داشتید، این بلاگ را از دست ندهید

چرا لیتوگرافی های کوچکتر بهتر هستند؟

دلیل اینکه همه ترانزیستورهای کوچکتر میخواهند این است که بهتر هستند. اولا، ترانزیستورهای کوچکتر از نظر فیزیکی فضای کمتری را اشغال می‌کنند، به این معنی که می‌توانید ترانزیستورهای بیشتری را در خود جای دهید، که به نوبه خود به معنای پردازش قدرتمندتر است. ثانیا، ترانزیستورهای کوچکتر انرژی کمتری مصرف می‌کنند که به معنای مصرف برق کمتر است و ثالثاً، به دلیل مصرف انرژی کمتر، اتلاف حرارت کمتری وجود دارد، یعنی پردازنده‌های خنک‌تر.

تراشه‌های موبایل بیشترین پیشرفت‌ها را با این فرآیندهای کوچکتر خواهند دید. نه تنها از نظر عملکرد، بلکه از نظر بهره وری انرژی. بر روی کاغذ، یک تراشه 7 نانومتری می‌تواند 25 درصد عملکرد بیشتری نسبت به 14 نانومتری با نصف مصرف انرژی ارائه دهد. قبلاً دیده‌ایم که A12X اپل بسیاری از پردازنده‌های دسکتاپ را در بنچمارک‌ها شکست داده است، علیرغم اینکه به صورت غیرفعال خنک می‌شود. ساخت ترانزیستورهای کوچک‌تر به ابزار و ماشین‌های بسیار دقیق نیاز دارد، به همین دلیل است که پردازنده‌هایی که بر روی فرآیندهای کوچک‌تر ساخته می‌شوند، گران‌تر از پردازنده‌های قدیمی‌تر و بزرگ‌تر خواهند بود.

 همانطور که ما می‌بینیم که برندها با 4 نانومتر رقابت می‌کنند، قیمت‌ها باید عادی شوند. سامسونگ به نقشه راه EUV خود بسیار مطمئن است و قصد دارد اولین کسی باشد که فرآیند 4 نانومتری را اعلام می‌کند.

نتیجه گیری

در این مقاله، لیتوگرافی سی پی یو مورد بررسی قرار گرفت. لیتوگرافی در ساخت انواع سی پی یو مطرح می‌شود و فاصله ی ترانزیستور ها را مورد مطالعه قرار می‌دهد.

در حال حاضر، سی پی یو های 10 نانو متری و 7 نانو متری در این مارکت استفاده می‌شوند که گفته شد هر چه این طول، که بیانگر فاصله ی بین ترانزیستورها است، کمتر باشد، قدرت پردازش بیشتر و مصرف انرژی آن کمتر می‌شود.

سعی کردی در این مقاله توضیح دهیم که لیتو گرافی سی پی یو چیست و چه سی پی یویی از این نظر عملکرد بهتری دارد. در صورتی که سوالی در این زمینه برای شما وجود دارد، در قسمت نظرها آن را برای ما به ثبت برسانید