Was sind Nanometer und warum sind sie für Prozessoren so wichtig? Scott Lang sitzt in der Falle und findet einen Fluchtweg. Plötzlich zieht er seinen Ant-Man-Anzug an, steckt ein Pym-Partikel in seinen Gürtel und drückt den Knopf, der ihn schrumpfen lässt, als gäbe es kein Morgen. Es gibt einen Moment, in dem er so klein ist, dass seine Größe nur in Nanometern gemessen werden kann, und obwohl er fortfährt, werden wir hier aufhören. Keine Spekulation oder Fantasie, keine Quantenwelt oder Zeitreise.
Denn Nanometer sind genau das, eine Maßeinheit, und ihr Name ist seit langem wichtig, um die Leistung von Prozessoren zu beschreiben, egal ob mobil oder Desktop. Und obwohl es seltsam klingen mag, kleiner ist in diesem Fall gleich besser, obwohl es immer Nuancen gibt. Werfen wir einen Blick darauf, was genau Nanometer sind und wie sie sich auf die Prozessorleistung auswirken.
Was meinen wir, wenn wir von Nanometern sprechen?
Das Nanometer-Rennen ist neben anderen wie künstlicher Intelligenz oder Taktfrequenz eines der wichtigsten Rennen in der Welt der Prozessoren. Die neueste Generation mobiler Chips zum Beispiel wird in Fünf-Nanometer-Prozessen gebaut, und alles deutet darauf hin, dass wir Ende dieses Jahres einen neuen Schritt nach vorne machen werden, eine neue Sprosse auf vier Nanometer hinunterzugehen.
Wenn wir von Nanometern in einem Prozessor sprechen, beziehen wir uns auf die Größe seiner kleinsten Komponenten, der Transistoren, die den größten Teil seiner Oberfläche ausmachen. Um sie immer kleiner zu machen, ist es zunehmend notwendig, Maschinen zu entwickeln, die in der Lage sind, den Prozess auszuführen, und gleichzeitig Techniken zu entwickeln, die die logischen Probleme vermeiden, Komponenten dieser Größe zu haben.
Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter, eine 10 auf -9 erhöht, um uns eine Vorstellung zu geben. Um sich seiner Größe bewusst zu sein, enthält ein Millimeter eine Million Nanometer. So klein ist ein Nanometer. Das bedeutet, dass die neuesten Transistoren, die beispielsweise für den Snapdragon 888 oder den Apple A14 Bionic hergestellt werden, fünfmal so groß sind. Mit anderen Worten, sie sind 200.000 Mal kleiner als ein Millimeter. Das ist eine unverschämte Summe.
Die Herstellung solch kleiner Bauteile erfordert nicht nur immer fortschrittlichere Maschinen, sondern stellt uns auch vor Probleme wie die Tatsache, dass ein Heliumatom eine Größe von 0,1 Nanometern hat. Ein Transistor im Snapdragon 888 misst also das Äquivalent von 50 Heliumatomen. Das ist ziemlich viel. Und die Zahl geht von Generation zu Generation weiter zurück, bis wir keine andere Wahl haben, als auf Quantencomputer zurückzugreifen.
So funktioniert ein Prozessor grob gesagt
Ohne auf allzu technische Dinge einzugehen, die nur wenige verstehen würden (und ich würde nicht dazu gehören), ist ein Prozessor ein komplexes Netzwerk von Transistoren, die so miteinander verbunden sind, dass sie in der Lage sind, hochkomplexe mathematische Operationen auszuführen. Strom fließt durch die Oberfläche des Prozessors und Probleme werden auf Hochtouren ausgeführt, denn Strom ist die Mutter des Ganzen.
All dies ist viel komplexer, denn im Prozessor gibt es Speicher zum Speichern von Daten, Steuergeräte, die jede Komponente koordinieren, und die berühmte interne Uhr, die das GHz des Prozessors bestimmt (jedes Hertz ist eine Aktivierung des Prozessors pro Sekunde, ein Gigahertz ist eine Milliarde Aktivierungen pro Sekunde). Aber kurz gesagt, so funktioniert es und wie es aufgebaut ist.
Wir sprechen in einer Vielzahl von technologischen Fällen von Binärcode, und dies ist auch in der Welt der Prozessoren der Fall. Strom fließt durch die Transistoren, die die Operationen ausführen, und wenn das Licht durch einen hindurchgeht, schaltet es sich ein und wir haben eine Eins, und wenn nicht, wird es ausgeschaltet und wir haben eine Null. Und so führt der Prozessor zwischen Nullen und Einsen jede seiner Operationen aus.
Dies zu verstehen ist der Schlüssel zum Verständnis der Bedeutung von Nanometern, denn je kleiner der Transistor ist, desto schneller wird die Energie durch ihn geleitet und desto schneller werden die Gleichungen des Algorithmus gelöst, den wir darauf ausführen möchten. Wir haben also bereits den ersten der Tasten, indem wir die Transistoren reduzieren, reduzieren wir auch die Entfernung, die das Licht zurücklegt, während der Prozessor arbeitet. Dann erhöhen wir die Rechenleistung des Prozessors und nutzen dies auch, um den Stromverbrauch zu reduzieren.
Andererseits bedeutet die Herstellung immer kleinerer Transistoren, dass sie weniger Platz beanspruchen und daher können wir mehr Transistoren auf derselben Fläche unterbringen oder wir können die gleiche Anzahl von Transistoren beibehalten, aber der Prozessor wird kleiner. Letzteres passiert zwar praktisch nie und jeder Nanometer, der bei der Herstellung verloren geht, erhöht die Dichte jedes Prozessors. Damit haben wir bereits den zweiten Schlüssel: kleinere Transistoren bedeuten mehr Transistoren pro Prozessor und eine größere Fähigkeit, Gleichungen zu lösen. Mit anderen Worten, wieder mehr Leistung.
Daraus schließen wir, dass die Reduzierung der Größe von Transistoren dank einer neuen Fertigungstechnologie es ermöglicht, ihre Rohleistung zu erhöhen. Dann gibt es noch tausend und einen anderen Faktoren, die entscheiden, was mit dieser Leistungssteigerung gemacht wird und wir befinden uns bei mehr oder weniger effizienten Chips in Bezug auf Energie oder Code-Ausführung, aber die Zusammenfassung lautet: je kleiner, desto leistungsfähiger . Die Welt steht Kopf.
