Routech erklärt: Was ist die Prozessgröße eines Prozessors und warum ist sie wichtig?

Routech.ro explică: Ce este dimensiunea procesului unui procesor și de ce are importanță?
⏱️ 4 min read

Die Größe des Prozessknotens eines Prozessors wird immer häufig in den Spezifikationen des Chips erörtert. Aber was ist das und warum ist das wichtig?

Tannenbaum aus Geld falten - so ein...
Tannenbaum aus Geld falten - so einfach geht's - Tutorial #origami #weihnachten #geld

Was bedeutet “Prozessgröße”?

In diesem Zusammenhang wird “Prozess” verwendet, um den Herstellungsprozess und nicht den Prozessor des Computers zu beschreiben. Es geht darum, wie der Chip hergestellt wird, nicht darum, was er kann. Die in Nanometern gemessene Größe des Prozessknotens beschreibt die Größe des kleinstmöglichen Elements eines Prozessors.

Stellen Sie sich das so vor: Wenn das Design eines Prozessors ein digitales Bild ist, entspricht die Größe eines „Pixels“ der Prozessgröße. Zum Beispiel ist nach dem aktuellen Verfahren von Intel das kleinstmögliche Element 14 Nanometer oder 14 nm. Je kleiner der Prozess ist, desto größer ist die Auflösung, die erzielt werden kann. Infolgedessen können Hersteller Transistoren und andere Komponenten kleiner machen. Dies bedeutet, dass mehr Transistoren auf kleinerem Raum untergebracht werden können. Dies bietet einige wichtige Vorteile sowie einige Nachteile.

Warum ist kleiner besser?

Prozessgröße-Silizium-Wafer

Wenn Sie alle Teile eines Transistors gleichermaßen verkleinern, ändern sich die elektrischen Eigenschaften dieses Transistors nicht. Und je mehr Transistoren Sie in einen bestimmten Raum einbauen können, desto mehr Rechenleistung haben Sie. Dies ist auf die Zunahme der Rechenparallelität und der Cache-Größe zurückzuführen. Wenn Sie also versuchen, einen Chip zu beschleunigen oder neue Funktionen hinzuzufügen, besteht ein starker Anreiz, die Größe seiner Transistoren zu verringern.

Kleinere Prozesse haben auch eine geringere Kapazität, sodass Transistoren schneller ein- und ausgeschaltet werden können, während weniger Energie verbraucht wird. Und wenn Sie versuchen, einen besseren Chip herzustellen, ist das perfekt. Je schneller ein Transistor ein- und ausgeschaltet werden kann, desto schneller kann er arbeiten. Transistoren, die mit weniger Energie ein- und ausgeschaltet werden, sind effizienter und reduzieren die von einem Prozessor benötigte Betriebsleistung oder den „dynamischen Stromverbrauch“. Ein Chip mit geringerem dynamischen Stromverbrauch entleert Batterien langsamer, kostet weniger Betrieb und ist umweltfreundlicher.

Kleinere Chips sind auch kostengünstiger herzustellen. Chips werden auf kreisförmigen Siliziumwafern wie oben hergestellt. Ein einzelner Wafer enthält normalerweise Dutzende von Prozessorchips. Eine kleinere Prozessgröße erzeugt eine kleinere Chipgröße. Und wenn die Chipgröße kleiner ist, passen mehr Chips auf einen einzelnen Siliziumwafer. Dies führt zu einer Steigerung der Herstellungseffizienz und reduziert die Herstellungskosten. Die Entwicklung eines neuen Prozesses erfordert große Investitionen, aber nachdem diese Kosten erstattet sind, sinken die Kosten pro Werkzeug erheblich.

Was ist der Nachteil einer kleineren Prozessgröße?

Prozessgröße-4

Kleinere Transistoren sind schwerer herzustellen. Wenn die Transistoren schrumpfen, wird es immer schwieriger, Chips herzustellen, die mit der höchstmöglichen Taktrate laufen. Einige Chips können nicht mit Höchstgeschwindigkeit betrieben werden, und diese Chips werden als Chips mit niedrigeren Taktraten oder kleineren Caches “gruppiert” oder gekennzeichnet. Kleinere Prozesse haben im Allgemeinen mehr Chips bei niedrigeren Taktraten, da die Herstellung eines „perfekten“ Chips eine größere Herausforderung darstellt. Die Hersteller achten darauf, so viele Probleme wie möglich zu beseitigen, aber es kommt oft auf die unvermeidlichen Variationen der analogen Welt an.

Kleinere Transistoren haben auch eine größere “Leckage”. Die Leckage ist ein Maß dafür, wie viel Strom ein Transistor in der Position „Aus“ durchlässt. Dies bedeutet, dass mit zunehmender Leckage auch der statische Stromverbrauch oder die Leistung eines Transistors im Leerlauf zunimmt. Ein Chip mit größerer Leckage benötigt mehr Strom, auch wenn er nicht aktiv ist. Dadurch werden die Batterien schneller entladen und laufen weniger effizient.

Ein kleinerer Prozess kann eine geringere Ausbeute haben, was zu weniger voll funktionsfähigen Chips führt. Dies kann zu Produktionsverzögerungen und -engpässen führen. Das macht es schwieriger, die für die Entwicklung eines neuen Prozesses erforderlichen Investitionen wieder hereinzuholen. Dieses Risikoelement liegt jedem neuen Herstellungsprozess zugrunde, gilt jedoch insbesondere für einen Prozess, der so präzise ist wie die Halbleiterherstellung.

Natürlich versuchen Hersteller, diese Probleme bei der Entwicklung eines neuen Prozesses zu reduzieren oder zu beseitigen, und sie sind häufig erfolgreich. Deshalb erhalten wir Chips, die schneller und effizienter sind, selbst wenn die Prozessgröße abnimmt.

Fazit

Das Verkleinern der Prozessgröße ist schwierig, aber die Vorteile schaffen einen starken Anreiz für Hersteller, immer kleinere Prozessgrößen zu verfolgen. Und dank dieses Antriebs erhalten Verbraucher alle paar Jahre schnellere und effizientere Chips. Es sind diese Fortschritte, die technologische Wunder wie Smartphones möglich gemacht haben und die die nächste Generation technologischer Errungenschaften ermöglichen werden.

Join our Newsletter and receive offers and updates! ✅

0 0 votes
Article Rating
Avatar of Routech

Routech

Routech is a website that provides technology news, reviews and tips. It covers a wide range of topics including smartphones, laptops, tablets, gaming, gadgets, software, internet and more. The website is updated daily with new articles and videos, and also has a forum where users can discuss technology-related topics.

Das könnte dich auch interessieren …

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x