O que “7nm” e “10nm” significam para CPUs e por que são importantes?

CPUs são feitas usando bilhões de pequenos transistores, portas elétricas que ligam e desligam para realizar cálculos. Eles recebem energia para fazer isso e, quanto menor o transistor, menos energia é necessária. “7nm” e “10nm” são medidas do tamanho desses transistores – “nm” sendo nanômetros, um comprimento minúsculo – e são uma métrica útil para julgar o quão poderoso é um determinado CPU.

Para referência, “10nm” é o novo processo de fabricação da Intel, previsto para estrear no quarto trimestre de 2019, e “7nm” geralmente se refere ao processo da TSMC, que é o que as novas CPUs da AMD e o chip A12X da Apple são baseados.

Então, por que esses novos processos são tão importantes?

Lei de Moore, uma velha observação de que o número de transistores em um chip dobra a cada ano enquanto os custos são reduzidos à metade, mantida por um longo tempo, mas tem diminuído recentemente. No final dos anos 90 e no início dos anos 2000, os transistores diminuíam de tamanho pela metade a cada dois anos, levando a grandes melhorias em uma programação regular. Mas a redução adicional ficou mais complicada, e não vimos uma redução de transistor da Intel desde 2014. Esses novos processos são as primeiras grandes reduções em muito tempo, especialmente da Intel, e representam uma breve reativação da lei de Moore.

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Com o atraso da Intel, até mesmo os dispositivos móveis tiveram a chance de se recuperar, com o chip A12X da Apple sendo fabricado no processo de 7 nm da TSMC e a Samsung tendo seu próprio processo de 10 nm. E com as próximas CPUs da AMD no processo de 7nm da TSMC, isso representa uma chance para eles pularem além da Intel em desempenho e trazer uma competição saudável para o monopólio da Intel no mercado – pelo menos até que os chips “Sunny Cove” de 10nm da Intel comecem a chegar às prateleiras.

O que o “nm” realmente significa

CPUs são feitas usando fotolitografia, onde uma imagem da CPU é gravada em um pedaço de silício. O método exato de como isso é feito geralmente é conhecido como nó de processo e é medido pelo tamanho do tamanho dos transistores pelo fabricante.

Como transistores menores são mais eficientes em termos de energia, eles podem fazer mais cálculos sem esquentar muito, o que geralmente é o fator limitante para o desempenho da CPU. Também permite tamanhos menores de matrizes, o que reduz custos e pode aumentar a densidade nos mesmos tamanhos, e isso significa mais núcleos por chip. 7nm é efetivamente duas vezes mais denso que o nó de 14nm anterior, o que permite que empresas como a AMD lançem Chips de servidor de 64 núcleos, uma grande melhoria em relação aos 32 núcleos anteriores (e 28 da Intel).

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É importante notar que, embora a Intel ainda esteja em um nó de 14 nm e a AMD esteja configurada para lançar seus processadores de 7 nm em breve, isso não significa que os da AMD serão duas vezes mais rápidos. O desempenho não escala exatamente com o tamanho do transistor e, em escalas tão pequenas, esses números não são mais tão precisos. A forma como cada fundição de semicondutor mede pode variar de um para outro, então é melhor considerá-los mais como termos de marketing usados ​​para segmentar produtos, em vez de medições exatas de potência ou tamanho. Por exemplo, o próximo nó de 10 nm da Intel deve competir com o nó de 7 nm da TSMC, apesar dos números não corresponderem.

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Os chips móveis verão as maiores melhorias

A redução do nó não envolve apenas desempenho; também tem implicações enormes para chips móveis e de laptop de baixo consumo. Com 7 nm (em comparação com 14 nm), você pode obter 25% a mais de desempenho com a mesma potência ou pode obter o mesmo desempenho com metade da potência. Isso significa vida útil da bateria mais longa com o mesmo desempenho e chips muito mais poderosos para dispositivos menores, já que você pode ajustar efetivamente o dobro do desempenho no limite de energia limitado. Já vimos o chip A12X da Apple esmagando alguns chips Intel mais antigos em benchmarks, apesar de ser apenas resfriado passivamente e embalado dentro de um smartphone, e esse é apenas o primeiro chip de 7 nm a chegar ao mercado.

A redução do nó é sempre uma boa notícia, pois os chips mais rápidos e com maior eficiência energética afetam quase todos os aspectos do mundo da tecnologia. 2019 será um ano empolgante para a tecnologia com esses nós mais recentes, e é bom ver que a lei de Moore ainda não morreu.