Wat zijn nanometers en waarom zijn ze zo belangrijk voor verwerkers? Scott Lang zit vast en bedenkt een manier om te ontsnappen. Plots trekt hij zijn Ant-Man-pak aan, plaatst een Pym-deeltje in zijn riem en drukt op de knop waardoor hij krimpt alsof er geen morgen is. Er komt een moment dat hij zo klein is dat zijn grootte alleen in nanometers kan worden gemeten en hoewel hij doorgaat, zullen we daar stoppen. Geen speculatie of fantasie, geen kwantumwereld of tijdreizen.
Omdat nanometers precies dat zijn, een meeteenheid, en de naam ervan is al lang belangrijk bij het beschrijven van de prestaties van processors, of ze nu mobiel of desktop zijn. En hoewel het misschien vreemd klinkt, is kleiner in dit geval gelijk aan beter, al zijn er altijd nuances. Laten we eens kijken naar wat nanometers precies zijn en hoe ze de processorprestaties beïnvloeden.
Wat bedoelen we als we het hebben over nanometers?
De nanometerrace is een van de belangrijkste races die plaatsvinden in de wereld van processors, naast andere zoals kunstmatige intelligentie of klokfrequentie. Zo is de nieuwste generatie mobiele chips gebouwd met processen van vijf nanometer, en alles wijst erop dat we eind dit jaar een nieuwe stap voorwaarts zetten, een nieuwe trede naar vier nanometer.
Als we het hebben over nanometers in een processor, hebben we het over de grootte van de kleinste componenten, de transistors die het overgrote deel van het oppervlak uitmaken. Om ze steeds kleiner te maken, is het steeds meer nodig om machines te ontwikkelen die het proces kunnen uitvoeren, en tegelijkertijd om technieken te ontwikkelen die de logische problemen van het hebben van componenten van deze omvang vermijden.
Een nanometer is een miljardste van een meter, een 10 verhoogd tot -9, om ons een idee te geven. Om je bewust te zijn van de grootte, bevat één millimeter één miljoen nanometer. Zo klein is een nanometer. Dat betekent dat de nieuwste transistors die voor bijvoorbeeld de Snapdragon 888 of de Apple A14 Bionic worden gemaakt, vijf keer zo groot zijn. Met andere woorden, ze zijn 200.000 keer kleiner dan een millimeter. Dat is een schandalig bedrag.
Het vervaardigen van zulke kleine onderdelen vereist niet alleen steeds geavanceerdere machines, maar brengt ook met zich mee dat we te maken krijgen met problemen zoals het feit dat een heliumatoom 0,1 nanometer groot is. Dus één transistor in de Snapdragon 888 meet het equivalent van 50 heliumatomen. Dat is best veel. En het aantal blijft generatie na generatie dalen totdat we geen andere keuze hebben dan onze toevlucht te nemen tot kwantumcomputers.
Dit is hoe een processor ongeveer werkt
Zonder in te gaan op al te technische zaken die maar weinigen zouden begrijpen (en ik zou er niet bij zijn), is een processor een complex netwerk van transistors die zo met elkaar verbonden zijn dat ze in staat zijn om zeer complexe wiskundige bewerkingen uit te voeren. Elektriciteit loopt door het oppervlak van de processor en problemen worden op volle snelheid uitgevoerd, omdat elektriciteit de moeder van het geheel is.
Dit alles is veel complexer omdat er in de processor geheugens zijn om gegevens op te slaan, besturingseenheden die elk onderdeel coördineren en de beroemde interne klok die de GHz van de processor bepaalt (elke hertz is een activering van de processor per seconde, een gigahertz is een miljard activeringen per seconde). Maar in een notendop, dit is hoe het werkt en hoe het is gebouwd.
We praten over binaire code in een veelvoud van technologische gevallen, en dit is ook het geval in de wereld van processors. Elektriciteit loopt door de transistors die de bewerkingen uitvoeren en als het licht er door één gaat, gaat het aan en hebben we een en als dat niet het geval is, gaat het uit en hebben we een nul. En dus voert de processor, tussen nullen en enen, elk van zijn bewerkingen uit.
Dit begrijpen is essentieel om het belang van nanometers te begrijpen, want hoe kleiner de transistor, hoe sneller de energie er doorheen gaat en dus hoe sneller het de vergelijkingen oplost die worden gesteld door het algoritme dat we erop proberen uit te voeren. Dus we hebben al de eerste van de toetsen, door de transistors te verkleinen, verkleinen we ook de afstand die het licht aflegt terwijl de processor werkt. Dan verhogen we de rekenkracht van de processor, en daar profiteren we ook van om het stroomverbruik te verminderen.
Aan de andere kant betekent de productie van steeds kleinere transistors dat ze minder ruimte innemen en daarom kunnen we meer transistors in hetzelfde gebied plaatsen, of we kunnen hetzelfde aantal transistors behouden, maar de processor wordt kleiner. Hoewel dit laatste praktisch nooit gebeurt, en elke nanometer die verloren gaat bij de productie, verhoogt de dichtheid van elke processor. We hebben dus al de tweede sleutel: kleinere transistors zijn gelijk aan meer transistors per processor en een grotere capaciteit om vergelijkingen op te lossen. Met andere woorden, weer meer kracht.
We concluderen dus dat het verkleinen van transistoren dankzij een nieuwe productietechnologie het mogelijk maakt om hun onbewerkte vermogen te vergroten. Dan zijn er nog duizend-en-een andere factoren die bepalen wat er met deze vermogenstoename wordt gedaan en zitten we met min of meer efficiënte chips qua energie of code-uitvoering, maar de samenvatting komt daarop: hoe kleiner, hoe krachtiger . De wereld op zijn kop.