Hvor små blir prosessorer?

Stadig mindre elementer - tar det slutt?

En nanometer er veldig smått, det er en milliarddels meter - og det er måleeneheten som brukes når man skal beskrive produksjonsteknikken som brukes i de nyeste prosessorene.

Hvor lite det er snakk om er ikke lett å forestille seg bare ut fra tallet, men noen bilder kan hjelpe. Et vannmolekyl er litt mindre enn en nanometer (nm), mens et menneskehår er 100 000 nm tykt. Synlig lysbølger er i området 400 - 700 nm.

Forskjellen på et menneske av normal høyde og ett som er krympet til en nanometers høyde, tilsvarer forskjellen på en normalt menneskehøyde og tre ganger avstanden fra jorden til månen ...

Les også om Intels utviklingsplan: Tick & Tock

Mer småtteri

Dagens prosessorer er bygget opp av celler som måler 45 nm, denne teknikken har vært i bruk helt siden 2007 og det er solgt mer enn 200 millioner av disse prosessorene. Morgendagens prosessorer med 32 nm teknologi er allerede i produksjon hos Intel for levering i fjerde kvartal 2009.

Les også: Intel med Core i7-prosessorer til bærbare.

Vis mer


På utviklerkonferansen i San Francisco i september 2009 ble det for første gang vist en silisiumplate med fungerende brikker produsert med 22nm teknikk. Dette var testkretser, både SRAM minne og logikk-kretser for bruk i kommende prosessorer, som evalueres med tanke på ytelse og pålitelighet før ordinær produksjon kan settes i gang.

Testbrikken er på størrelse med en fingernegl og inneholder 2,9 milliarder transistorer, dobbelt så mange som dagens 32nm teknikk gir på samme flate.

Vis mer


Hva skjer videre?

Intel er i rute, og fortsetter i henhold til "Moores lov". Dette er selvsagt ingen lov, men et sitat av en av Intels grunnleggere Gordon Moore tatt fra en artikkel i Electronics Magazine i 1965. Der ga han uttrykk for at det ville være mulig å doble antall transistorer på en flate med to års intervaller. Dette ville gi billigere og mer effektive integrerte kretser og prosessorer.

Den gangen var det snakk om 60 elementer per flateenhet, i dag er vi altså oppe i 2,9 milliarder.

Hvor rask er prosessoren din?

Men kan dette fortsette?

På en pressekonferanse i Japan tidligere i høst ble veikartet for videre utvikling vist. Tidsperspektivet strakk seg fra 2008 fram til 2022 og peker et stykke ut over hva som er mulig å oppnå med kjente produksjonsteknikker.

Vis mer


Allerede etter 2012 begynner det å bli problemer, når man skal ned i 16nm. Deretter er man avhengig av nye tekniske gjennombrudd for å gå videre ned mot 4nm som er målsettingen for 2022.

En av de mest lovende nye teknikkene for transistorer i denne størrelsesordenen er FinFET. Denne teknikken var allerede i 2002 i stand til å levere svært gode eksperimentelle resultater nede i 10-nanometers området.

Men når vi snakker om 4 nanometer og mindre er vi inne i ulendt terreng. Da har ikke lenger mange av materialene som brukes de ønskede egenskaper, kretsene blir upålitelige og strømforbruket/varmen øker til upraktiske størrelser.

Hva skjer når det stopper opp?

Utviklingen stopper aldri opp, men den tar andre og uforutsette veier. Når man ser på utviklingen gjennom det siste tiåret har det skjedd store endringer i bruk av datamaskiner. Flaskehalsene for de aller fleste brukere er ikke lenger prosessorkraft, men tilgang på data. Med nettverk og Internett som hovedleverandør av data, og ikke lenger lokal harddisk, bruker prosessorene stadig mer tid på å vente på respons eller aktivitet fra brukeren eller data fra omverdenen.

I den profesjonelle delen av databruken har man forlengst gått over til omfattende parallelle løsninger både for komplekse beregninger i forskning og industri. Også i mindre skala helt ned til mediaproduksjon som video og lyd spres belastningene over flere maskiner i nettverket.

Vis mer


En av løsningene man kan tenke seg er flere spesialprosessorer som fordeler forskjellige oppgaver seg i mellom i et lokalt høyhastighets nettverk. I dag har vi modulære grafikkprosessorer som kan gjøre mye annet enn spillgrafikk, avlaste prosessorene og gi solide ytelsesforbedringer ved f.eks. konvertering av video eller bearbeiding av lyd. Med smartere operativsystemer kan enda mer gjøres i bakgrunnen, slik at responstiden oppleves som umiddelbar når brukeren eller en annen prosess trenger data.

Mye av dette skjer allerede internt i moderne prosessorer, konseptet kan utvides til å gjelde hele maskinen.

Les også: Intel erstatter PC-kabler med optikk i 2010

For bærbare enheter vil vi snart se praktisk talt hele systemet integrert i én brikke, kalt SoC - System-on-a-Chip. Her er forskjellige prosesseringsenheter i samme pakke, med svært raske forbindelse til hverandre. Blir slike enheter billige og strømgjerrige nok er det ikke noe i veien for at det finnes flere slike som jobber parallelt og aktiveres etter behov.

Så får vi håpe at ikke hele utviklingen overlates til Intel, men at også andre smarte hjerner finner arenaer hvor gode idéer kan få spillerom. Det er tross alt våre egne hjerner vi er mest avhengige av - uansett.