Nanometre nedir ve işlemciler için neden bu kadar önemli? Nanometre bir ölçüm birimi ve adı, ister mobil ister masaüstü olsun, işlemcilerin performansını tanımlamada uzun zamandır önemli olmuştur. Kulağa garip gelse de, daha küçük, bu durumda, her zaman nüanslar olmasına rağmen, daha iyidir. Nanometrelerin tam olarak ne olduğuna ve işlemci performansını nasıl etkilediğine bir göz atalım.
Nanometre ne manaya geliyor?
Nanometre yarışı, yapay zeka veya saat frekansı gibi diğer yarışların yanı sıra işlemciler dünyasında yer alan en önemli yarışlardan biridir. Örneğin, en yeni nesil mobil çipler, beş nanometrelik süreçler kullanılarak inşa edildi ve her şey, bu yılın sonunda dört nanometreye yeni bir basamak inerek ileriye doğru yeni bir adım atacağımıza işaret ediyor.
Bir işlemcideki nanometrelerden bahsettiğimizde, yüzeyinin büyük çoğunluğunu oluşturan transistörler olan en küçük bileşenlerinin boyutuna atıfta bulunuyoruz. Bunları giderek küçültmek için, süreci gerçekleştirebilecek makineler geliştirmek ve aynı zamanda bu boyutta bileşenlere sahip olmanın mantıksal sorunlarından kaçınan teknikler geliştirmek giderek daha fazla gerekli hale geliyor.
Bir nanometre, bize bir fikir vermesi için metrenin milyarda biridir. Boyutunun farkında olmak için, bir milimetre bir milyon nanometre içerir. Bir nanometre bu kadar küçük. Bu, örneğin Snapdragon 888 veya Apple A14 Bionic için üretilen en son transistörlerin bu boyutun 5 katı olduğu anlamına gelir. Başka bir deyişle, bir milimetreden 200.000 kat daha küçüktürler. Bu korkunç bir küçüklük.
Bu kadar küçük parçaların üretimi, yalnızca giderek daha gelişmiş makineler gerektirmekle kalmıyor, aynı zamanda bir helyum atomunun 0,1 nanometre boyutunda olması gibi sorunlarla karşı karşıya kaldığımız anlamına da geliyor. Yani Snapdragon 888’deki bir transistör, 50 helyum atomunun eşdeğerini ölçer. Bu oldukça fazla. Kuantum hesaplamaya başvurmaktan başka seçeneğimiz kalmayana kadar bu sayı nesilden nesile azalmaya devam ediyor.
Bir işlemci nasıl çalışır?
Sadece birkaç kişinin anlayabileceği (ve ben aralarında olmayacağım) aşırı teknik konulara girmeden, bir işlemci, son derece karmaşık matematiksel işlemleri yürütebilecek şekilde birbirine bağlanmış karmaşık bir transistör ağıdır. Elektrik işlemcinin yüzeyinden geçer ve sorunlar tam hızda yürütülür, çünkü elektrik her şeyin anasıdır.
Bütün bunlar çok daha karmaşık çünkü işlemcide veri depolamak için hafızalar, her bileşeni koordine eden kontrol birimleri ve işlemcinin GHz’ini belirleyen ünlü dahili saat var. Ama kısaca, bu nasıl çalışır ve nasıl inşa edilir bakalım.
Çok sayıda teknolojik örnekte ikili kod hakkında konuşuyoruz ve bu aynı zamanda işlemciler dünyasında da geçerli. Elektrik, işlemleri gerçekleştiren transistörlerden geçer ve ışık birinden geçtiğinde yanar ve bizde bir tane olur ve olmadığında kapanır ve elimizde sıfır olur. Ve böylece, sıfırlar ve birler arasında, işlemci her bir işlemini gerçekleştirir.
Bunu anlamak nanometrelerin önemini anlamanın anahtarıdır çünkü transistör ne kadar küçükse, enerji içinden o kadar hızlı geçer ve bu nedenle üzerinde çalıştırmaya çalıştığımız algoritmanın oluşturduğu denklemleri o kadar hızlı çözer. Bu nedenle, ilk anahtara sahibiz, transistörleri azaltarak işlemci çalışırken ışığın kat ettiği mesafeyi de azaltmış oluyoruz. Daha sonra işlemcinin işlem gücünü artırıyoruz ve bundan da güç tüketimini azaltmak için yararlanıyoruz.
Öte yandan, daha küçük ve daha küçük transistörler üretmek, daha az yer kapladıkları ve dolayısıyla aynı alana daha fazla transistör sığdırabileceğimiz veya aynı sayıda transistör tutabileceğimiz ancak işlemci küçüldüğü anlamına gelir. İkincisi pratikte hiçbir zaman gerçekleşmemesine ve üretimde kaybedilen her nanometrenin her işlemcinin yoğunluğunu artırmasına rağmen… Yani zaten ikinci anahtarımız var, daha küçük transistörler, işlemci başına daha fazla transistöre ve denklemleri çözmek için daha fazla kapasiteye eşittir. Başka bir deyişle, daha fazla güç sunarlar.
Bu nedenle, yeni bir üretim teknolojisi sayesinde transistörlerin boyutunu küçültmenin, ham güçlerini artırmayı mümkün kıldığı sonucuna varıyoruz. Sonra bu güç artışıyla ne yapılacağına karar veren bin bir faktör daha var ve kendimizi enerji veya kod yürütme açısından az çok verimli çiplerle buluyoruz, ancak özet şuna geliyor, ne kadar küçük, o kadar güçlü.
