כשיוצא מכשיר חדש, במיוחד סמארטפון, אנחנו קוראים לא פעם שלמעבד המשולב יש א נומרו x di ננומטרים. אבל מה זה אומר? מספר משתמשים, מסיבות ברורות, מקדישים מעט תשומת לב להיבט זה, אך עלינו לדעת כי מספר הננומטרים הוא די חשוב אם אנו מחפשים סמארטפון (או כל מכשיר אחר) עם טוב אוטונומיה. אנו מסבירים מדוע.
לעתים קרובות אנו מדברים על תהליך ליטוגרפי x ננומטר, אבל מה זה אומר? הנה מה הם ננומטרים במעבד מכשיר
אחד המפרט הטכני העיקרי של מעבד הוא מספר הננומטרים שבו תהליך di יִצוּר. עם הזמן, מספר זה ירד עוד יותר עם התקדמות הייצור. לדוגמה, בסמארטפון מהשורה הראשונה, הגענו לתהליך ליטוגרפי 4 ננומטר, בקרוב גם ל-3 ננומטר. עם זאת, החשיבות של יחידת מדידה זו לא תמיד ברורה למשתמשים.
הננומטר (ננומטר) הוא יחידת מדידה של אורך. כדי לקבל מושג על הגודל, 1 ננומטר שווה ל-0,000000001 מטר. מידה אינסופית שאי אפשר לראות בעין בלתי מזוינת. במקרה הספציפי של מעבדים, הננומטר מתייחס גודל הטרנזיסטורים שמרכיבים את החומרה. בתוך מעבד ספציפי נמצאים מיליארדי טרנזיסטורים. תפקידם העיקרי הוא לבצע חישובים באמצעות אותות חשמליים.
קראו גם: סמסונג מנצחת את TSMC? התחל פיתוח עבור שבבי 3 ננומטר
על ידי התבוננות בתהליך הייצור הזה בטלפון סלולרי או בשבב מחשב, אנו יכולים לראות שבניגוד למפרטים אחרים המספר יורד עם ההתקדמות הטכנולוגית. בעיקרון, ככל שהטכנולוגיה מתקדמת יותר, כך יש פחות ננומטרים בין טרנזיסטורים. אז למה זה קורה? ישנם מספר יתרונות שליטוגרפיה קטנה יותר מביאה למכשירים. אחד העיקריים שבהם הוא ב גדול יעיל אֵנֶרְגִיָה. טרנזיסטור קטן יותר אומר שנדרשת פחות אנרגיה כדי להפעיל אותו. כאשר בוחנים את הסט המלא של כל המיקרו-רכיבים הללו, שימוש נמוך יותר מוביל לטווח גבוה יותר.
כתוצאה מהצריכה הנמוכה יותר, הרכיבים בסופו של דבר ליצור חנוכייה חום. במילים אחרות, המכשיר והמכונה אינם מתחממים בקלות ודורשים פחות קירור במהלך הפעולה. הטרנזיסטורים הקטנים ביותר הם גם מהיר יותר ומציע ביצועים טובים יותר. הסיבה לכך היא שמספר נמוך של ננומטר פירושו מרחק קטן יותר ביניהם. כלומר, האות החשמלי יכול להתנהל מהר יותר. כמו כן, הצפיפות גבוהה יותר, מה שגורם ליותר טרנזיסטורים להתאים על אותו מעבד.
בנוף הטכנולוגי הנוכחי, בהתאם לסגמנט או למפתח המוליכים למחצה, נמצא מעבדים ופלטפורמות ניידות עם תהליכי ייצור שונים. במיוחד בגזרת הסמארטפונים (כפי שאמרנו בהקדמה) התעשייה הגיעה ל תהליך 4 ננומטר (ראה TSMC ו- Samsung). זה אומר שערכות השבבים היוקרתיות של היום כמו A16 Bionic, Snapdragon 8+ Gen 1, Dimensity 9000 Plus ו-Exynos 2200 עובדים בדיוק על הליתוגרפיה הזו.
עם זאת, במחשבים אישיים, משפחת Ryzen 7000 האחרונה של AMD פועלת על הצומת של 5nm. בתורה, אינטל עדיין עוקבת אחר תהליך משלה שנקרא "Intel 7", המשתמש בייצור 10nm. השלב הבא עבור תעשיית המוליכים למחצה יהיה לממש את ליטוגרפיה ב-3 ננומטר. אין עדיין תאריך מדויק מתי יגיעו המכשירים, אך ייצור המוני מסחרי צפוי ב-2023.
קראו גם: Snapdragon 8 Gen 2: הפרטים הראשונים של Qualcomm SoC מופיעים
TSMC צפויה לעכב את המעבר הזה, ולכן המגמה היא שסמסונג מקדימה אותה. החברה הקוריאנית רוצה להתקדם ויש לה תוכנית שעבורה היא צפויה להשיק את התהליך א 2 ננומטר עד 2025. בנוסף לכך, צומת א 1.4 ננומטר מתוכנן לשנת 2027. במאי 2021, IBM הציגה את השבב הראשון בעולם עם טכנולוגיית 2nm. הצהרת החברה דאז פירטה את היתרונות של צומת זה, כגון להכפיל פי ארבעה את חיי הסוללה של סמארטפונים, להפחית את טביעת הרגל הפחמנית של מרכזי נתונים, להאיץ את פונקציות המחשב הנייד, ולשתף פעולה לזיהוי אובייקטים מהיר יותר בכלי רכב אוטונומיים.
והאם ניתן יהיה להגיע ל-1 ננומטר? באוקטובר 2016, מחקר של חוקרים מ- מעבדה בברקלי הראה יצירת טרנזיסטור עם הצומת הזה, שהבטיח לשבור את המחסום של חוקי הפיזיקה. ההישג התאפשר על ידי החלפת הסיליקון ב-MoS 2 (מוליבדן דיסולפיד).
