Сравнение бенчмарков
CPU 1: AMD Athlon 64 X2 6000+CPU 2: AMD Athlon 64 X2 4000+
| Geekbench 4 — Single Core |
|
|
||||
| Geekbench 4 — Multi-Core |
|
|
||||
| CompuBench 1.5 Desktop — Face Detection (mPixels/s) |
|
|
||||
| CompuBench 1.5 Desktop — Ocean Surface Simulation (Frames/s) |
|
|
||||
| CompuBench 1.5 Desktop — T-Rex (Frames/s) |
|
|
||||
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) |
|
|
| Название | AMD Athlon 64 X2 6000+ | AMD Athlon 64 X2 4000+ |
|---|---|---|
| PassMark — Single thread mark | 1039 | |
| PassMark — CPU mark | 927 | |
| Geekbench 4 — Single Core | 288 | 195 |
| Geekbench 4 — Multi-Core | 514 | 356 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Face Detection (mPixels/s) | 1.495 | 0.912 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Ocean Surface Simulation (Frames/s) | 3.655 | 1.694 |
| CompuBench 1.5 Desktop — T-Rex (Frames/s) | 0.078 | 0.054 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) | 2.013 | 0.981 |
Впереди планеты всей
Компания IBM создала первый в мире двухнанометровый чип, демонстрирующий существенный прирост производительности в сравнении с распространенными сейчас семинанометровыми. Как пишет Engadget, IBM смогла уместить 50 млрд транзисторов на кристалле размером с ноготь.
По данным ZDnet, у IBM готовы пока только тестовые образцы новых чипов – на массовое производство в ближайшем будущем компания не рассчитывает. Оно, согласно ее планам, будет запущено к концу 2024 г. – об этом сообщил вице-президент IBM по гибридным облакам Мукеш Кхаре (Mukesh Khare).
Для тестового производства IBM задействовала мощности своей исследовательской лаборатории в городе Олбани (штат Нью-Йорк, США). Чипы были изготовлены на 300-миллиметровых пластинах.
IBM сравнила свой новый двухнанометровый чип с семинанометровыми. По ее заверениям, новинка обладает на 75% более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. При этом если снизить производительность до уровня 7 нм, то потребление энергии упадет на 45%.
Пластина с двухнанометровыми процессорами IBM
Engadget пишет, что серийные образцы чипов такие спецификации не получат – IBM постарается найти для них баланс производительности и энергопотребления, чтобы они превосходили 7 нм по обоим этим параметрам. Отметим, что по неизвестным причинам IBM не стала сравнивать свою разработку с процессорами, произведенными по пятинанометрвоым нормам. Такие впервые появились осенью 2020 г.
Настольные процессоры
AMD и Intel, производители процессоров для настольных ПК, серверов и ноутбуков, уже не могут угнаться за Samsung и TSMC. Шансы пока сохраняются лишь у AMD, которая в IV квартале 2018 г. успешно освоила техпроцесс 7 нм, хотя производство своих чипов она заказывает все у той же TSMC.
Что до Intel, то в гонке за нанометрами она в числе отстающих. По состоянию на апрель 2019 г. компания так толком и не перешла даже на 10 нанометров, и массовое производство соответствующих ее чипов может начаться лишь в 2020 г. Сложившаяся ситуация может повлиять на захват рынка ноутбуков моделями на процессорах ARM, тем более что соответствующие решения крупные производители техники предлагают с 2017 г, а поддержка ARM-архитектуры уже давно интегрирована в ОС Windows 10.
TSMC впереди
Один из главных конкурентов Samsung в сегменте производства процессоров – это тайваньская компания TSMC, не жалеющая денег на развитие деятельности и, как и Samsung, успешно достигающая своей цели. Так, если Samsung запустила 7-нанометровое производство осенью 2018 г., то TSMC сделала то же самое практически на полгода раньше, в мае 2018 г. Фактически, первыми в мире процессорами 7 нм, сошедшими с конвейера, стали Apple A12, работающие в смартфонах iPhone XS, XS Max и XR.
Роадмап TSMC на ближайшие годы предвещает скорый переход на невероятные 2 нанометра
С 5 нанометрами ситуация схожая, разве что разрыв между датами анонса новой технологии сократился с нескольких месяцев до нескольких дней. О своей готовности к тестовому производству 5-нанометровых чипов TSMC заявила 10 апреля 2019 г., но пока неизвестно, кто войдет в список ее клиентов.
Бессерверные вычисления: хайп или новая парадигма облачного бизнеса?
Новое в СХД
К переходу на 5 нм TSMC начала готовиться еще в июне 2018 г. с заявления о планах по вложению в этот процесс $25 млрд. Часть этих средств компания планировала затратить на строительство новой фабрики в Южно-Тайваньском научном парке в Тайнане. Массовое 5-нанометровое производство TSMC надеется развернуть к концу 2019 г.
Сравнение характеристик
| AMD Athlon 64 X2 4000+ | AMD Athlon 64 3200+ | |
|---|---|---|
| Название архитектуры | Windsor | Clawhammer |
| Дата выпуска | May 2006 | January 2001 |
| Место в рейтинге | 2636 | 2556 |
| Применимость | Desktop | Desktop |
| Цена на дату первого выпуска | $150 | |
| Цена сейчас | $149.95 | |
| Соотношение цена/производительность (0-100) | 0.97 | |
| Поддержка 64 bit | ||
| Площадь кристалла | 220 mm | 193 mm |
| Кэш 1-го уровня | 256 KB | 128 KB |
| Кэш 2-го уровня | 1024 KB | 512 KB |
| Технологический процесс | 90 nm | 130 nm |
| Максимальная частота | 2 GHz | 2.2 GHz |
| Количество ядер | 2 | 1 |
| Количество транзисторов | 154 million | 105 million |
| Максимальное количество процессоров в конфигурации | 1 | 1 |
| Поддерживаемые сокеты | AM2 | 754 |
| Энергопотребление (TDP) | 89 Watt | 89 Watt |
Сравнение характеристик
| AMD Athlon 64 X2 6000+ | AMD Athlon 64 X2 4000+ | |
|---|---|---|
| Название архитектуры | Windsor | Windsor |
| Дата выпуска | February 2007 | May 2006 |
| Место в рейтинге | 2448 | 2636 |
| Цена сейчас | $32.50 | |
| Соотношение цена/производительность (0-100) | 14.55 | |
| Применимость | Desktop | Desktop |
| Поддержка 64 bit | ||
| Площадь кристалла | 220 mm | 220 mm |
| Кэш 1-го уровня | 256 KB | 256 KB |
| Кэш 2-го уровня | 1024 KB | 1024 KB |
| Технологический процесс | 90 nm | 90 nm |
| Максимальная частота | 3 GHz | 2 GHz |
| Количество ядер | 2 | 2 |
| Количество транзисторов | 227 million | 154 million |
| Максимальное количество процессоров в конфигурации | 1 | 1 |
| Поддерживаемые сокеты | AM2 | AM2 |
| Энергопотребление (TDP) | 125 Watt | 89 Watt |
AMD K7
Дебют архитектуры AMD K7 и процессоров Athlon пришелся на август 1999 года. Американская компания ставила перед собой всё более и более серьезные задачи, поэтому ожидания пользователей от новой разработки были довольно высоки, особенно учитывая просачивающуюся в прессу информацию о технических характеристиках.
Еще задолго до того, как компания выпустила платформу K7, AMD и Motorola заключили партнерское соглашение, в рамках которого для производства новых процессоров могли использоваться фабрики Motorola. Результатом их сотрудничества стала технология производства кристаллов с применением медных соединений.
Какие бывают техпроцессы?
Ранние техпроцессы, до стандартизации NTRS (National Technology Roadmap for Semiconductors) и ITRS, обозначались «ХХ мкм» (мкм — микрометр), где ХХ обозначало техническое разрешение литографического оборудования. В 1970-х существовало несколько техпроцессов, в частности 10, 8, 6, 4, 3, 2 мкм. В среднем, каждые три года происходило уменьшение шага с коэффициентом 0,7.
За сорок лет развития технологий разрешение оборудования достигло значений в десятках нанометров: 32 нм, 28 нм, 22 нм, 20 нм, 16 нм, 14 нм. Если говорить про iPhone, то в пока ещё актуальном iPhone 8 используется процессор А11 Bionic, изготовленный по 10-нанометровому техпроцессу. Серийный выпуск продукции по нему начался в 2016 году тайваньской компанией TSMC, которая изготавливает процессоры и для iPhone 11.
TSMC — тайваньская компания по производству микроэлектроники, поставляющая Apple процессоры
16 апреля 2019 года компания TSMC анонсировала освоение 6-нанометрового технологического процесса, что позволяет повысить плотность упаковки элементов микросхем на 18%. Данный техпроцесс является более дешевой альтернативой 5-нанометровому техпроцессу, также позволяет легко масштабировать изделия, разработанные для 7 нм.
В первой половине 2019 года всё та же компания TSMC начала опытное производство чипов по 5-нм техпроцессу. Переход на эту технологию позволяет повысить плотность упаковки электронных компонентов по сравнению с 7-нанометровым техпроцессом на 80% и повысить быстродействие на 15%. Ожидается, что IPhone 2020 года получит процессор, созданный по новому техпроцессу, а не на втором поколении 7-нанометрового техпроцесса.
В начале 2018 года исследовательский центр imec в Бельгии и компания Cadence Design Systems создали технологию и выпустили первые пробные образцы микропроцессоров по технологии 3 нм. Судя по обычным темпах внедрения новых техпроцессов в серийное производство, ждать процессоров, изготовленных по 3-нанометровому техпроцессу, стоит не раньше 2023 года. Хотя Samsung уже к 2021 году намерена начать производство 3-нанометровой продукции с использованием технологии GAAFET, разработанной компанией IBM.
От 10 нм один вред
Сообщив о минимальных расходах на производство чипов по 14-нанометровой технологии, Роберт Свон сделал 10 нм «главным злодеем». По его словам, новые производственные линии еще не окупили всех вложений.
Роберт Свон верит в пользу от 14 нм, но финансовые результаты Intel говорят об обратном
Свон добавил, что операционная прибыль Intel сейчас напрямую зависит именно от 10 нм. Он заявил, что компания сейчас наращивает темпы перехода на новые нормы, что отрицательно сказывается на росте операционной прибыли.
Способность 14 нм приносить Intel деньги привела к тому, что большая часть процессоров, которые она намерена произвести в 2021 г., будет выпушена именно по этим нормам. Точные процентные соотношения Роберт Свон называть не стал.
Проблемы Intel с переходом на 10 нм в некотором роде повторяют трудности, с которыми компания столкнулась при развертывании 14-нанометрового производства. По ее планам, она должна была наладить массовый выпуск таких чипов еще в конце 2013 г. – начале 2014 г., но в итоге все пришлось сдвинуть на год вперед. Таким образом, Intel распространяет 14-нанометровые чипы с I квартала 2015 г.
Intel собирается ускориться
Несмотря на свою зависимость от 14 нанометров, Intel не оставляет попытки полного перехода на 10 нм. Как сообщал CNews, в начале октября 2020 г. она наконец-то запустила свой 10-нанометровый завод Fab 42 в Аризоне (США), на строительство которого ей потребовалось почти 10 лет.
Новая фабрика рассчитана на производство продуктов 10 нм второго и третьего поколений, самых актуальных для Intel на октябрь 2020 г. Ко второму поколению относятся процессоры линеек Ice Lake-U, Ice Lake-SP, Elkhart Lake и Snow Ridge, тогда как третье поколение – это Tiger Lake-U и Tiger Lake-H, дебютировавшие в сентябре 2020 г.
Один из первых процессоров Intel Tiger Lake
На отчетной конференции Роберт Свон, руководящий Intel с февраля 2019 г
не обошел вниманием проблемы компании с суперсовременным (для нее) 7-нанометровым техпроцессом. Еще в июле 2020 г
в компании официально признали, что ее новых чипов с нормами 7 нм не будет еще как минимум два-три года. Сразу за этим последовало увольнение главы ключевого технологического подразделения Intel Мерти Рендучинтала (Murthy Renduchintala) из компании, а 24 июля 2020 г. из-за задержки с новым техпроцессом стоимость акций Intel рухнула более чем на 10%
Говоря о проблемах с 7 нм, Роберт Свон заявил тогда, что проблема, мешающая его компании освоить новые нормы, уже найдена, и что специалисты Intel работают над его устранением. Теперь же Свон отрапортовал о ее устранении. «Мы все исправили и достигли чудесного прогресса» (we’ve deployed the fix and made wonderful progress), – сказал глава компании.
Телемедицина, нейрокомпьютерные интерфейсы и роботы: что ждет сферу социальных инноваций Москвы
Инновации и стартапы
В чем конкретно заключалась проблема, и как Intel разобралась с ней, Свон не уточнил ни летом 2020 г., ни сейчас. Он также не стал устанавливать новые сроки релиза первых 7-нанометровых чипов, так что они по-прежнему ожидаются не раньше 2022 г., а то и в 2023 г.
Преимущества
Причины выбрать AMD Athlon 64 X2 4000+
- Процессор новее, разница в датах выпуска 5 year(s) 4 month(s)
- На 1 ядра больше, возможность запускать больше приложений одновременно: 2 vs 1
- Более новый технологический процесс производства процессора позволяет его сделать более мощным, но с меньшим энергопотреблением: 90 nm vs 130 nm
- Кэш L1 в 2 раз(а) больше, значит больше данных можно в нём сохранить для быстрого доступа
- Кэш L2 в 2 раз(а) больше, значит больше данных можно в нём сохранить для быстрого доступа
- Производительность в бенчмарке Geekbench 4 — Multi-Core примерно на 81% больше: 356 vs 197
- Производительность в бенчмарке CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) в 3.8 раз(а) больше: 0.981 vs 0.26
| Характеристики | |
| Дата выпуска | May 2006 vs January 2001 |
| Количество ядер | 2 vs 1 |
| Технологический процесс | 90 nm vs 130 nm |
| Кэш 1-го уровня | 256 KB vs 128 KB |
| Кэш 2-го уровня | 1024 KB vs 512 KB |
| Бенчмарки | |
| Geekbench 4 — Multi-Core | 356 vs 197 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) | 0.981 vs 0.26 |
Причины выбрать AMD Athlon 64 3200+
- Примерно на 10% больше тактовая частота: 2.2 GHz vs 2 GHz
- Производительность в бенчмарке Geekbench 4 — Single Core примерно на 1% больше: 196 vs 195
| Характеристики | |
| Максимальная частота | 2.2 GHz vs 2 GHz |
| Бенчмарки | |
| Geekbench 4 — Single Core | 196 vs 195 |
Первая в мире?
Компания Samsung сообщила об успешном завершении разработки сверхсовременного 5-нанометрового техпроцесса – норм, которые на апрель 2019 г. в массовом производстве не использует ни один производитель. Технология получила название FinFET EUV, и Samsung уже начала принимать пробные заказы на производство первых партий микросхем.
В FinFET EUV для формирования слоя металлизации используется принцип фотолитографии в глубоком (экстремальном) ультрафиолетовом диапазоне. Эта технология уже доказала свою эффективность в ранее освоенном Samsung 7-нанометровом техпроцессе.
Чем ответят конкуренты
На момент анонса IBM собственных двухнанометровых процессоров не было ни у одной другой компании в мире. Фабриками с необходимым для их производства оборудованием тоже пока никто, кроме IBM, не располагает.
Композитный ИИ: что это такое и зачем он нужен?
Искусственный интеллект
Самые передовые процессоры с точки зрения техпроцесса есть пока только у компаний Samsung, Qualcomm и Apple – все они в конце 2020 г. выпустили по собственному пятинанометровому чипу. У Samsung это Exynos 1080, у Qualcomm – Snapdragon 888, а Apple создала процессор М1
AMD лишь готовится к переходу на эти нормы, разрабатывая пока что семинанометровые Ryzen и Epyc, а Intel по-прежнему отдает предпочтение 14 нм и постепенно переходит на 10 нм. В марте 2021 г., как сообщал CNews, она обнародовала стратегию своего развития на ближайшие годы, в которой упомянут запуск семинанометрового производства в 2023 г.
Пятинанометровое производство освоили пока что две компании в мире – корейская Samsung и тайваньская TSMC. Последняя в настоящее время трудится над созданием двухнанометровых норм выпуска – над этим она работает с лета 2019 г.
В июле 2020 г. TSMC заявила о прорыве в разработке 2 нм и обозначила сроки перехода на этот техпроцесс – 2023-2024 гг. В марте 2021 г. Apple стала помогать TSMС – у нее есть прямой интерес в этом, поскольку все ее процессоры, включая пятинанометровый M1, выпускаются именно на заводах TSMC, и она рассчитывает стать основным заказчиком ее двухнанометровой продукции.
После включения Apple TSMC сместила крайний срок запуска двухнанометровой линии с 2024 г. на 2023 г. Попутно она ведет разработку трехнанометровых норм – выпуск соответствующих процессоров она намерена начать в 2022 г.
Сравнение бенчмарков
CPU 1: AMD Athlon 64 X2 4000+CPU 2: AMD Athlon 64 3200+
| Geekbench 4 — Single Core |
|
|
||||
| Geekbench 4 — Multi-Core |
|
|
||||
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) |
|
|
| Название | AMD Athlon 64 X2 4000+ | AMD Athlon 64 3200+ |
|---|---|---|
| Geekbench 4 — Single Core | 195 | 196 |
| Geekbench 4 — Multi-Core | 356 | 197 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Face Detection (mPixels/s) | 0.912 | |
| CompuBench 1.5 Desktop — Ocean Surface Simulation (Frames/s) | 1.694 | |
| CompuBench 1.5 Desktop — T-Rex (Frames/s) | 0.054 | |
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) | 0.981 | 0.26 |
| PassMark — Single thread mark | 577 | |
| PassMark — CPU mark | 491 |
Сферы использования
По заявлению IBM, двухнанометровые процессоры смогут ускорить вычисления в сфере искусственного интеллекта. Они также пригодятся в периферийных вычислениях и в ряде других областей. Сама IBM намерена использовать их в своих серверах Power Systems и мейнфреймах Z-серии.
IBM видит перспективы использования двухнанометровых чипов и в мобильных устройствах, например, в смартфонах. За счет пониженного потребления энергии новых процессоров мобильники, по ее подсчетам, нужно будет заряжать лишь раз в четыре дня.
Ноутбуки на двухнанометровых чипах получат прирост производительности (про их автономность IBM не упоминает), а автомобили с автопилотом благодаря им смогут быстрее обнаруживать и распознавать различные объекты на пути следования и реагировать на них.
Компания утверждает, что двухнанометровые чипы принесут пользу в освоении космоса, развитии квантовых вычислений и строительстве сотовых сетей пятого и шестого поколений. Также, по прогнозам главы IBM Research Дарио Гила (Dario Gil), их применение может положительно сказаться на снижении нагрузки на окружающую среду. Это может быть реализовано за счет перевода на них дата-центров, на которые сейчас приходится 1% мирового потребления электричества.
Преимущества
Причины выбрать AMD Athlon 64 X2 6000+
- Процессор новее, разница в датах выпуска 9 month(s)
- Примерно на 50% больше тактовая частота: 3 GHz vs 2 GHz
- Производительность в бенчмарке Geekbench 4 — Single Core примерно на 48% больше: 288 vs 195
- Производительность в бенчмарке Geekbench 4 — Multi-Core примерно на 44% больше: 514 vs 356
- Производительность в бенчмарке CompuBench 1.5 Desktop — Face Detection (mPixels/s) примерно на 64% больше: 1.495 vs 0.912
- Производительность в бенчмарке CompuBench 1.5 Desktop — Ocean Surface Simulation (Frames/s) в 2.2 раз(а) больше: 3.655 vs 1.694
- Производительность в бенчмарке CompuBench 1.5 Desktop — T-Rex (Frames/s) примерно на 44% больше: 0.078 vs 0.054
- Производительность в бенчмарке CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) в 2.1 раз(а) больше: 2.013 vs 0.981
| Характеристики | |
| Дата выпуска | February 2007 vs May 2006 |
| Максимальная частота | 3 GHz vs 2 GHz |
| Бенчмарки | |
| Geekbench 4 — Single Core | 288 vs 195 |
| Geekbench 4 — Multi-Core | 514 vs 356 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Face Detection (mPixels/s) | 1.495 vs 0.912 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Ocean Surface Simulation (Frames/s) | 3.655 vs 1.694 |
| CompuBench 1.5 Desktop — T-Rex (Frames/s) | 0.078 vs 0.054 |
| CompuBench 1.5 Desktop — Bitcoin Mining (mHash/s) | 2.013 vs 0.981 |
AMD K8
В конце 2003 года AMD выпустила новую архитектуру K8. На этот раз архитектурных изменений было не так много.
Ключевых нововведений было три: это 64-битная архитектура, встроенный контроллер памяти и шина HyperTransport. Новые продукты AMD получили название Athlon 64.
Действительно, именно в кристаллах K8 архитектура x86 впервые получила расширение и стала 64-битной. Само расширение официально именуется x86-64, но AMD назвала его по-своему — AMD64. Была получена и обратная совместимость с 16- и 32-разрядными приложениями, то есть 64-битные процессоры AMD без проблем работали со старыми программами.
Технология почти готова
По заявлениям разработчиков, переход на 1-нанометровый техпроцесс в итоге позволит повысить производительность чипов, что приведет к росту быстродействия вычислительных систем в целом. Авторы утверждают также, что 1-нанометровые нормы обеспечивают энергоэффективность почти на грани физических пределов наноразмерных кремниевых полупроводников. С нынешними техпроцессами они эти показатели пока не сравнивают.
До перехода на 1 нм осталось всего несколько лет
При всех преимуществах новой технологии она на момент публикации статьи о ней в Nature еще требовала доработки. Авторы не уточняют, как много времени потребуется прежде, чем в мире заработает первый в мире конвейер, выпускающий 1-нанометровые микросхемы.
В то же время, нет точных данных о том, когда именно TSMC начала работать над этой технологией. Для примера, к освоению 2 нм она приступила летом 2019 г., масштабных успехов в этом она добилась год спустя, а запустить производство по этим нормам компания собирается в 2023 г. Таким образом, 1-нанометровая топология тоже может увидеть свет в самом ближайшем будущем.
Финансовое положение Intel
Обо всех нюансах с техпроцессами Роберт Свон рассказал на конференции, посвященной финансовому отчету Intel за III квартал 2020 г. Этот период для Intel завершился с 4-процентным падением выручки год к году – до $18,3 млрд. Норма прибыли сократилась на 5,7 процентных пунктов – до 53,1 %.
Операционная прибыль компании тоже сократилась, притом сразу на 22 %, упав до $5,1 млрд, тогда как чистая прибыль показала еще более стремительное падение в сравнении с III кварталом 2019 г. Она снизилась на 29%, оказавшись на уровне $4,3 млрд. чистая — на 29 % до $4,3 млрд.
Квартальные результаты Intel удручают
Серверный сегмент бизнеса Intel показал 7-процентное падение выручки, как и ЦОД-направление, а сегмент интернета вещей – и вовсе 33-процентное. Обвал прибыли в сегменте твердотельной памяти за год составил 11 %, а продажа программируемых матриц принесла на 19 % меньше выручки. После публикации финансового отчета акции Intel упали на 10%.
Рост выручки по итогам III квартала 2020 г. продемонстрировали лишь два направления бизнеса Intel – сегмент клиентских продуктов (+1 %) и подразделение Mobileye (+2 %).
Семимильными шагами
Переход Samsung к 5 нм оказался стремительным – производство чипов по 7-нанометровым нормам компания запустила буквально осенью 2018 г. Это стало возможным, в частности, за счет сохранения совместимости с 7 нм проектных элементов (IP), инструментов проектирования и контроля процессов проектирования и производства.
Мобильные процессоры Samsung — небольшие, но в то же время мощные и сверхсовременные
Подобный подход позволил Samsung не только перейти на более перспективный техпроцесс раньше всех, но радикально снизить затраты на освоение новой технологии.
Между тем, нельзя не отметить, что в самых актуальных смартфонах Samsung серии Galaxy S10, несмотря на все достижения корейского вендора, используется процессор Exynos 9820, произведенный по 8-нанометровым нормам. И лишь для рынков США и Китая эти телефоны доступны с 7-нанометровым чипом, правда, уже с Qualcomm Snapdragon 855.
Все дело в деньгах
Глава компании Intel Роберт Свон (Robert Swan) официально подтвердил ее зависимость от морально устаревшего 14-нанометрового техпроцесса. Он заявил, что Intel будет делать ставку именно на него еще как минимум год. Тем временем, компания AMD, основной конкурент Intel в сегменте процессоров, начала подготовку к переходу на 5 нм.
В рамках квартальной отчетной конференции Intel Роберт Свон сообщил, компании напрямую выгоден 14-нанометровый техпроцесс, поскольку именно он позволяет компании сокращать свои расходы на производство чипов (Intel, в отличие от AMD, обладает своими фабриками). Свон подчеркнул, что оборудование по выпуску микросхем по 14-нанометровым нормам, давно окупилось, в отличие от 10 нм, на которые Intel пытается перейти с августа 2019 г.
Планы на будущее
Сейчас TSMC ведет разработку 2-нанометрового техпроцесса. В этом направлении, как сообщал CNews, она работает с лета 2019 г., не забывая при этом про промежуточные 4 и 3 нанометра.
ММК развивает сквозную систему учета материальных потоков
Интеграция
Сроки запуска 4-нанометрового производства компания не раскрывает. Выпуск микросхем по 3-нанометровым нормам предварительно запланирован на 2022 г.
И все же, основной упор TSMC делает именно на 2 нм. В июле 2020 г. она совершила прорыв в его создании и заявила, что за счет него можно ожидать появления первых соответствующих чипов не позднее 2024 г. Новой топологией открыто интересуется Apple – в марте 2021 г. она присоединилась к ее разработке, желая в дальнейшем стать основным заказчиком 2-нанометровой продукции TSMC. Благодаря помощи Apple TSMC сместила сроки запуска новой линии с 2024 г. на 2023 г.
За пару недель до заявления TSMC об открытии в создании 1-нанометровой микросхемы американская IBM заявила об изобретении первого в мире процессора с топологией 2 нм. Она смогла уместить 50 млрд транзисторов на кристалле размером с ноготь.
На тот момент у IBM было готово несколько тестовых образцов чипа. Она сравнила их с распространенными сейчас 7-нанометровыми процессорами и заверила, что ее новинка обладает на 75% более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. При этом если снизить производительность до уровня 7 нм, то потребление энергии упадет на 45%.
AMD все равно впереди
Даже отсутствие у Intel ее неназванного препятствия на пути к 7 нанометрам не позволяет ей догнать AMD, которая выпускает все свои современные процессоры по этим нормам. У нее нет своих заводов, и производством занимается тайваньская компания TSMC, в 2020 успешно освоившая 5 нм и выпускающая по этой топологии процессор Apple A14.
Роадмап AMD до 2020 года
В первой половине октября 2020 г., как сообщал CNews, AMD провела показ новых процессоров линейки Ryzen 5000, вооруженных новейшей архитектурой Zen 3. Они тоже 7-нанометровые, но в рамках сотрудничества с TSMC AMD уже нацелилась на 5 нм.
Согласно ее дорожной карте, Zen 3 станет последней архитектурой, эксплуатирующей 7 нм. Ей на смену придет Zen 4, уже 5-нанометровая, и ее появление запланировано на 2021 г.
Что такое «7 нм техпроцесс»?
Если говорить очень упрощённо, то процессор — это миллиарды крошечных транзисторов и электрических затворов, которые включаются и выключаются при выполнении операций. «7 нм» — это размер этих транзисторов в нанометрах. Для понимания масштабов стоит напомнить, что в одном миллиметре миллион нанометров, а человеческий волос толщиной 80000 — 110000 нанометров. Транзистором, напомню, называют радиоэлектронный компонент из полупроводника (материал, у которого удельная проводимость меняется от воздействия температуры, различных излучений и прочего), который от небольшого входного сигнала управляет значительным током в выходной цепи. Он используется для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. Сейчас транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных компонентов и интегральных микросхем. Размер транзистора полезно знать специалистам для оценки производительности конкретного процессора, ведь чем меньше транзистор, тем меньше требуется энергии для его работы.
Процессор A7, стоявший в iPhone 5S, производился по 28-нанометровому техпроцессу
При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография (нанесение материала на поверхности микросхемы при участии света) и литография (нанесение материала с помощью потока электронов, излучаемого катодом вакуумной трубки). Разрешающая способность в микрометрах и нанометрах оборудования для изготовления интегральных микросхем (так называемые «проектные нормы») и определяет размер транзистора, а с ним и название применяемого конкретного технологического процесса.
Intel Core и последователи
Неудача архитектуры NetBurst заставила Intel вновь обдумать стратегию на ближайшее будущее. Процессоры Pentium 4 показали, что NetBurst не может достойно конкурировать с AMD K8. Даже больше: с течением времени преимущество решений конкурента лишь возрастало. Поэтому в микроархитектуре следующего поколения, получившей имя Core и представленной в начале 2006 года, было решено вернуться к корням и позаимствовать лучшие черты архитектуры P6.
Список полученных изменений стоит начать с конвейера. Он получил «всего» 14 стадий — примерно столько же использовал конвейер P6, в отличие от 31-стадийного дизайна NetBurst. Процессор научился обрабатывать до четырех инструкций за такт. Архитектура Core изначально проектировалась под двухъядерность, поэтому для всех «голов» была предусмотрена общая кэш-память 2-го уровня. Такой подход обеспечивал большую скорость работы и меньшее энергопотребление. В Core была добавлена поддержка различных энергосберегающих технологий, суть которых заключалась во включении необходимой процессорной логики при необходимости. Положительно на производительности сказалась и улучшенная работа с подсистемой памяти. Помимо всего перечисленного, в Core был переработан алгоритм обработки 128-битных инструкций SSE, SSE2 и SSE3. Если раньше каждая команда обрабатывалась за два такта, то теперь для операции требовался лишь один такт.
Заключение
Вот и подошел к концу наш рассказ об истории развития центральных процессоров. Оглядываясь назад, можно увидеть, насколько современные «камни» отличаются хотя бы от тех решений, которые выпускались 15-20 лет назад. И удивительно, как при этом они могут иметь даже общие черты. Например, ту же архитектуру x86. А что касается ближайшего будущего, то нас непременно ждет много всего интересного. На конец этого года запланировал релиз 14-нм архитектуры Intel Broadwell, а на вторую половину 2015 года — новой платформы Skylake. В стане AMD готовятся к выходу в следующем году последнего поколения архитектуры Bulldozer под названием Excavator, после которой планируется запуск совершенно новых кристаллов. Очевидно, что Intel и AMD не дадут нам заскучать.
