Что такое техпроцесс и зачем его уменьшать

Современные смартфоны становятся все более и более многоядерными, производительность увеличивается не по дням, а по часам. Производители соревнуются между собой, хвастаясь техпроцессом, по которому произведен чип. Чем дальше развивается индустрия смартфонов, тем чаще мы слышим про этот загадочный техпроцесс, который то и дело уменьшается. А еще про нанометры, в которых он измеряется. Что это такое, зачем производители его уменьшают? Как уменьшение техпроцесса отражается на долговечности чипов?

Рассказываем все, что нужно знать о техпроцессе и почему он постоянно уменьшается

Содержание

• 1 Что такое техпроцесс
• 2 В чем измеряется величина техпроцесса
• 3 На что влияет техпроцесс
• 4 Как нас обманывают производители смартфонов
• 5 Что такое деградация процессора

Что такое техпроцесс

Производство современных гаджетов основывается на полупроводниковой электронной технике. Для этого используются кристалл кремния — одного из самых распространенных элементов, встречающихся в природе. Этот материал стал важен после того для производства транзисторов, как из производства техники ушли громоздкие ламповые системы, занимающие много места. Процессоры, чипы памяти, контроллеры, различные датчики — для всего этого используется кремний, точнее, кремниевые кристаллы.

Техпроцесс сильно влияет на энергоэффективность устройств

Эта технология используется уже давно и постоянно совершенствуется: меняются только технологии создания чипов. Они уменьшаются и становятся более производительными и энергоэффективными.

Техпроцесс - это процедура изготовления процессоров, величина которая отражает разрешающую способность оборудования, применяемую при производстве чипов. Чем меньше величина техпроцесса, тем более точная и чувствительная техника для этого производства используется.

В чем измеряется величина техпроцесса

С каждым годом слово «нанометр» все чаще встречается в нашей жизни. Что это? Нанометр — это 10 в -9 степени метра, то есть, это одна миллиардная метра — настолько ничтожная величина. А теперь представьте, сколько кристаллов помещается на процессоре! Техпроцесс постоянно меняется. Это влияет на энергопотребление и энергоэффективность. Из-за уменьшения техпроцесса чипы становятся более производительными.

Нанометр будет сложновато увидеть невооруженным глазом

Например, чем ниже техпроцесс, тем более мощные чипы можно устанавливать даже в самые незамысловатые повседневные гаджеты: умные часы, Bluetooth-наушники. Именно поэтому устройства дольше не разряжаются (во всяком случае, пытаются). В ноутбуках и персональных компьютерах уменьшение техпроцесса помогает упростить систему охлаждения, делая их более компактными. Еще больше познавательных статей ищите в нашем Яндекс.Дзен!

На что влияет техпроцесс

При уменьшении техпроцесса производители получают возможность сделать производительный чип, не потеряв в быстродействии. Не стоит думать, что с уменьшением техпроцесса уменьшается и сам чип — на том же увеличивается количество размещенных ядер процессора — этому способствует более плотное расположение транзисторов по сравнению с предыдущим техпроцессом.

Техпроцесс производства Snapdragon невероятно изменился за 8 лет

Благодаря более энергоэффективным чипам смартфоны стали работать гораздо дольше. Постоянно увеличивать емкость аккумуляторов в смартфонах и планшетах тоже невозможно, поэтому производители работают над тем, чтобы внедрить самые последние техпроцессы в свои разработки. За последние годы разработка чипов улетела в другую галактику: Qualcomm Snapdragon 200, выпущенный в 2013 году, был изготовлен по 45-нанометровой технологии, а последний топовый Snapdragon 888 — уже по 5-нанометровому техпроцессу. Думаю, говорить о разнице в энергоэффективности таких чипов даже не стоит.

Почему умирают производители смартфонов?

Как нас обманывают производители смартфонов

К сожалению, иногда производители используют прогресс в корыстных целях. Точнее, в маркетинговых. Зачастую заявление об очередном уменьшении техпроцесса — настоящий обман. Так однажды техноблогер Roman Hartug провел собственное исследование, сравнив процессоры Intel и AMD. Выяснилось, что различия в архитектуре оказались минимальными и незначительными — 24-нанометровая технология процессора Intel и 22-нанометровая у AMD были схожи, а погрешность незначительна. Безумной разницы в разработках, о которых говорили производители, просто не может быть — это всё маркетинговые уловки, на которые идут компании ради красного словца.

Зачастую уменьшение техпроцесса — обычная маркетинговая уловка

Samsung не раз ловили на обмане пользователей: компания заявляла, что ее 8-нанометровая технология — это доработанная 10-нанометровая. Некоторые всё же стараются не использовать маркетинговые уловки. Например, производительность процессоров AMD Ryzen действительно является плодом упорной работы инженеров над архитектурой. Основной минус этой гонки техпроцессов — однажды производители упрутся в потолок возможностей, придется думать над дальнейшим совершенствованием продукции. Как это будет происходить — покажет лишь время.

Что такое деградация процессора

Убить процессор весьма сложно. Но этому способствует естественная деградация — процесс разрушения внутренних элементов. Под воздействием тока, протекающего через внутренние элементы, и высоких температур характеристики со временем ухудшаются. Проявляется это в частых ошибках, невозможности работы на прежних скоростях. Уменьшение техпроцесса играет в этом определенную роль: с уменьшением внутренней архитектуры увеличивается и плотность «упаковки» элементов, а также плотность электрического тока. Процесс деградации ускоряется при неправильном температурном режиме и повышенном напряжении. Заметили что-то неладное в своем смартфоне? Поможем советом в нашем Telegram-чате!

Стал чаще зависать смартфон? Возможно, в этом виновата деградация процессора

Деградация процессора — одна из причин, почему смартфоны и другие устройства начинают хуже работать спустя какое-то время. Если присматриваете устройство, но слишком много внимания уделяете цифрам техпроцесса, по которому изготовлен чип, задумайтесь о последствиях. Практика показывает, что чем новее техпроцесс, тем быстрее начинается деградация процессора.

Мы попытались объяснить простым языком нюансы техпроцесса. На самом деле он намного сложнее. Но уменьшение техпроцесса изготовления чипов — нормальное явление. Оно влияет на энергоэффективность и производительность. К сожалению, иногда мы становимся жертвами маркетинговых приемов, переплачивая за то, чего, по сути, нет. К тому же, у уменьшения техпроцесса есть свои минусы, например, более быстрая деградация процессора. В достижениях могут соревноваться производители, но нам, покупателям, пожалуй, в этом не стоит участвовать.

Что такое техпроцесс

Наверх

06.12.2021

Автор: Дмитрий Мухарев

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд

Что такое техпроцесс: меньше — лучше?

5

5

1

1

Разбираемся в том, что такое техпроцесс, и почему меньше нанометров – это не всегда лучше.

Для многих пользователей главными характеристиками любого процессора до сих пор остаются количество используемых в нем ядер и его тактовая частота. Конечно, отчасти это правда, от них действительно зависит очень многое. Но помимо этого на производительность и энергоэффективность процессора напрямую влияет еще однин не менее важный параметр — технологический процесс.

Сегодня мы расскажем о том, что понимается под техпроцессом, и развеем несколько ошибочных мифов, связанных с этим понятием. Но для лучшего понимания ситуации стоит начать немного издалека.

Немного теории

Любой процессор состоит из множества транзисторов — переключателей, которые могут находиться в одном из двух положений — 1 и 0. Когда через транзистор проходит ток, на выходе мы имеем единицу, когда тока нет — ноль. Отсюда взялись и все низкоуровневые языки программирования, которые напрямую оперируют нулями и единицами.

В пятидесятых годах прошлого тысячелетия роль транзистора играла обычная вакуумная лампочка, из-за чего первые слабенькие компьютеры с несколькими тысячами транзисторов занимали собой целые комнаты. Революция произошла в начале 60-х годов, когда на свет появились первые полевые транзисторы.

Основа любого транзистора — кремний. На него наносятся два удаленных друг от друга слоя проводника — вход и выход. Поскольку проводники находятся на некотором расстоянии друг от друга, при подаче напряжения на вход на выходе по-прежнему остается «0» (нет тока). Для того, чтобы ток мог пройти от одного проводника к другому, на кремниевую подложку наносится еще один на сей раз изолированный проводник, назовем его затвор. Сам по себе затвор не сможет передать ток от входа транзистора на выход (помним, что он изолирован), но при подаче на него тока, вокруг затвора создается электрическое поле, позволяющего току течь от входа проводника на выход. В этом случае транзистор переходит в положение «1» (ток есть).

С каждым годом размеры транзисторов становились все меньше, а плотность их размещения на кристалле увеличивалась. Но по мере уменьшения размеров транзисторов наступил момент, когда затвор уже не мог блокировать ток от входа к выходу — электроны просто проходили через него. И именно в этот момент в сфере полупроводников произошла еще одна революция — место планарных или плоских транзисторов заняли трехмерные, у которых проводящий канал оказался приподнят над кремниевой подложкой. Из-за этого затвор оборачивает его уже с трех сторон, в результате чего он может лучше управлять током. Такая структура транзисторов получила название FinFET, и именно ее использование помогло производителям продолжить уменьшать размеры транзисторов и увеличивать плотность их размещения до когда-то небывалых значений.

Закон Мура и зачем уменьшать транзисторы

Еще в 1975 году основатель Intel Гордон Мур вывел одно эмпирическое наблюдение, получившее название закон Мура. Согласно ему, количество транзисторов на кристалле удваивается каждые 24 месяца. Но зачем вообще нужно увеличивать плотность размещения транзисторов и уменьшать их размеры?

Очевидно, что процессор с несколькими тысячами транзисторов намного слабее, вмещающего в себя 11 миллионов. Но помимо очевидного роста производительности, уменьшение размера транзистора улучшает и его энергоэффективность: чем меньше транзистор, тем меньший ток, требуется для его работы. Уменьшение же размеров затвора снижает время необходимое для переключения транзистора из одного состояния в другое — он начинает работать быстрее.

Что такое техпроцесс

Когда-то давно под техпроцессом понимался размер затвора транзистора, т.е. при 32-нм техпроцессе длина затвора равнялась тем самым 32 нм. Но именно с 32 нм производители перестали придерживаться этого правила, а само понятие техпроцесса во многом превратилось в маркетинговый ход.

Конечно, бытует мнение, что не все так плохо. К примеру, часто можно встретить утверждение, что после разделения понятий «длина затвора» и «техпроцесс», последний оказался напрямую привязан к уже упоминавшемуся нами закону Мура. Раз количество транзисторов на кристалле удваивается каждые два года, то размеры транзистора уменьшаются вдвое, т.е сторона такого транзистора уменьшается в 0,7 раза.

Это была, наверное, последняя попытка производителей хоть как-то упорядочить понятие техпроцесса. Сейчас же он действительно превратился в своеобразный маркетинговый ход, который не имеет ничего общего с реальными цифрами. Более того, 10-нм техпроцесс у одного производителя может кардинально отличаться от того, что под ним понимает другой чипмейкер.

К примеру, 10-нм техпроцесс TSMC использует транзисторы размерами 66х42 нм против 54х44 нм у аналогичного техпроцесса Intel. И, по сути, 10-нм техпроцесс Intel сопоставим с 7-нм у TSMC. Точнее, он сопоставим с ним по размерам транзисторов. Поэтому прогресс по количеству нанометров, по сути, можно рассматривать лишь внутри продукции одной компании.

В то же время, логика «чем меньше, тем лучше» также может стать ошибочной. Все дело в том, что при повышении плотности кристалла на текущем уровне технологий может увеличиваться его нагрев. Следствием этого становятся троттлинг и серьезное снижение производительности. Такие кристаллы хороши в спринте, но не очень подходят для марафонов, т.е. длительных нагрузок. Именно это в полной мере справедливо для таких платформ, как 4-нм Snapdragon 888 и 5-нм Samsung Exynos 2100. Они бесспорно намного производительнее предшественников на коротких дистанциях, но при продолжительной нагрузке преимущество этих SoC тает из-за сильного перегрева и троттлинга.

Выводы

Несмотря на то, что в последнее время понятия техпроцесс и нанометры превратились в маркетинг, они все еще позволяют оценить прогресс в рамках продукции одного производителя. Иными словами, в большинстве случаев чем меньший техпроцесс используется при производстве процессора, тем больше в нем транзисторов и тем больше его итоговая производительность.

Впрочем, важно понимать, что это в полной мере актуально лишь для максимальной производительности процессора, а скорость его работы на длинной дистанции зависит еще и от того, насколько удачна используемая в нем микроархитектура, не перегревается ли процессор, и не испытывает ли он проблемы с троттлингом.

Читайте также

• Как выбрать процессор для игрового компьютера: 5 оптимальных CPU
• Сила камня: рейтинг процессоров 2020 по производительности

Теги

техпроцесс

Автор

Дмитрий Мухарев

Была ли статья интересна?

Поделиться ссылкой

Нажимая на кнопку «Подписаться»,
Вы даете согласие на обработку персональных данных

Рекомендуем

Реклама на CHIP
Контакты

Process Technology

Пожалуйста, убедитесь, что Javascript включен для обеспечения доступности веб-сайтаProcess TechnologyПерейти к содержимому

• Академики
• Прием и помощь
• Студенческие ресурсы
• Новости
• О LMC

• Библиотека
• Будущие студенты
• Преподаватели и сотрудники

• А — Я Темы
• Внутренний
• Холст
• Каталог

На месте

Холст

Библиотека

Каталог

Темы

  Что такое PTEC (технология процессов)?

• PTEC Стенды для технологических процессов
• Учащиеся изучают Продвинутые производственные навыки .
• Выпускники PTEC хорошо подготовлены к:
  • Эксплуатация сложных производственных объектов
  • Устранение неисправностей сложных машин и операций
  • Управление автоматизированными компьютерными системами управления
• PTEC  выпускники получают конкурентное преимущество  по сравнению с другими кандидатами, ищущими высокооплачиваемую работу.

Запишитесь на информационный сеанс, чтобы узнать больше

Ускоренный путь к сертификату PTEC

• Получите сертификат в течение  не более 18 месяцев
• Выпускники могут получать зарплату выше 100 000 долл. США  в год.

Академический план для сертификата PTEC

Термин 1

PTEC — 7

PTEC — 10

PTEC — 12

PTEC —

. 15 (MATH)

0.

Срок 2

PTEC — 24 / PTEC — 27

PTEC — 25

PTEC — 35

CHEM — 6

Elective

Термин 3

PTEC — 44

PTEC — 45

PTEC — 48

PTEC — 60

. ELECTIVES 9.

.

.

.

.

.

. 9. 9. 9. 9

. 9

. 9. 9. 9. 9. 9. 9

.0034

Местные высокооплачиваемые рабочие места на производстве

Компании, нанимающие специалистов по эксплуатации с сертификатами PTEC, включают:

• Нефтеперерабатывающие заводы, такие как Chevron, Marathon, ConocoPhillips
• Химические компании, такие как: Dow, Corteva
• Местные и региональные водные округа
• Электростанции
• Фармацевтические компании
• Компании по производству продуктов питания, вина и пива
• Передовые производственные отрасли 

Некоторые работодатели, которые нанимают:

4 причины получить степень в области технологии процессов

4 причины получить степень в области технологии процессов

У студентов, которые хотят работать в области технологии процессов, есть много вариантов. Степень младшего специалиста по профессиональным исследованиям (AOS) в области технологических процессов предоставит вам больше возможностей для получения работы начального уровня в самых разных отраслях. Большинство рабочих мест доступны в четырех основных отраслях:

• Производство
• Очистка воды
• Электростанции
• Нефть и газ

Выпускники могут рассчитывать на то, что они начнут свою карьеру в качестве техников-технологов, а с опытом перейдут на должности помощников руководителей предприятий. Другие, которые со временем станут достаточно опытными, могут перейти на должность оператора завода. Следующие плюсы получения степени младшего специалиста по профессиональным исследованиям (AOS) в области технологических процессов должны предоставить достаточно информации, чтобы помочь вам с выбором карьеры.

Работники технологических процессов имеют стабильную карьеру

Четыре отрасли, упомянутые выше , являются важными в нашем деловом мире и экономике. Они существуют десятилетиями и предоставляют нам необходимые продукты и услуги, и они должны оставаться стабильными предприятиями.

В повседневной жизни мы зависим от промышленных товаров, таких как компьютеры, телефоны, автомобили, продукты питания, напитки и мебель.

Электричество питает американские дома, предприятия и электронные устройства. Разведка, переработка и доставка нефти и газа являются обязательными продуктами для поддержания работы наших автомобилей, домов и бизнеса.

В современной мировой экономике миллионы граждан США дорожат гарантиями занятости. Работать в стабильной отрасли — мечта каждого, и работа технологом — одна из таких желанных должностей.

Отрасли, в которых можно найти работу технологом

До сих пор мы упомянули четыре основные отрасли, которые движут нашей экономикой, но многие другие нуждаются в квалифицированных технологах, в том числе:

• Химические вещества. Химические вещества, в том числе пластмассы, являются частью нашей повседневной жизни. Они нужны нам для телефонов, компьютеров, корпусов телевизоров, дверных звонков, красок и многого другого.
• Фармацевтические препараты. Нам всем нужны безрецептурные и рецептурные лекарства.
• Целлюлоза и бумага — древесная масса используется для мульчи, текстиля, бумаги для принтеров, блокнотов, этикеток, картона, конвертов и коробок.
• Электроника – Что бы мы делали без электроники? Мы зависим от ноутбуков, телефонов, дверных звонков, автомобильных электрических систем, телевизоров и коммуникационного оборудования.
• Солнечная энергия. Эта растущая отрасль обеспечивает возобновляемую и устойчивую энергию, которая является одним из решений нашего энергетического кризиса.

Всем этим отраслям и предприятиям нужны технологи и операторы для эффективной, результативной и безопасной эксплуатации своих систем.

«У студентов, которые хотят работать в сфере технологических процессов, есть много вариантов. Степень младшего специалиста по профессиональным исследованиям (AOS) в области технологических процессов предоставит вам больше возможностей для получения работы начального уровня в самых разных отраслях».

Бизнес и промышленность полагаются на технологические процессы

В качестве неотъемлемой части своей деятельности организации полагаются на технологические процессы для обработки и производства деталей, продуктов и услуг. Технические специалисты работают, тестируют, контролируют и составляют отчеты по многим различным типам технологических устройств и оборудования. Технологические процессы необходимы для производства автомобилей, на которых мы ездим, и телефонов, которые мы используем в повседневной жизни.

По мере того, как наша экономика восстанавливается после пандемии, мы увидим возрождение промышленных товаров для внутреннего и международного потребления. Компании ежегодно тратят миллиарды долларов на исследования и разработки, а также на покупку нового оборудования для повышения производительности.

Техники учатся эффективно управлять новым оборудованием, чтобы операции были эффективными и безопасными для сотрудников и потребителей. Бизнес и промышленность просто не могут существовать без новейших методов производства и процессов, которыми управляют технологи.  

Доступны отличные программы для колледжей

Вам не нужно далеко ходить, чтобы найти квалифицированного младшего специалиста в области профессиональных исследований (AOS) по программе технологических процессов. В ITI Технический колледж , мы предлагаем отмеченную наградами программу, одобренную Североамериканским альянсом технологических процессов (NAPTA). Наша программа поможет вам подготовиться к работе начального уровня по специальности Технологии процессов .

Преподаватели, персонал и администрация в равной степени привержены успеху учащихся во всех программах колледжа.

После окончания учебы вы будете готовы работать с промышленными технологическими устройствами и оборудованием на начальной должности.