프로세스 노드란 무엇입니까?

CPU, GPU 또는 심지어 완전히 구축된 장치에 대한 사양 시트나 광고를 본 적이 있다면 노트북이나 데스크탑에서 7nm나 5nm, 심지어 4nm 프로세스, 노드 또는 프로세스를 사용하는 방법에 대한 과장된 내용을 본 적이 있을 것입니다. 마디. 그러나 많은 기술 사양과 마찬가지로 프로세스 노드는 단순한 숫자보다 훨씬 더 복잡하고 마케팅으로는 거의 설명되지 않으며 실제로 너무 많이 신경 쓸 필요가 있는 것이 아닙니다. 프로세스 노드에 대해 알아야 할 모든 것, 즉 프로세스 노드가 컴퓨터 칩에 대해 실제로 의미하는 바는 다음과 같습니다.

프로세스 노드: 프로세서가 매년 실패 없이 더 빨라지는 큰 이유

프로세스 노드는 팹 또는 파운드리라고 알려진 시설에서 발생하는 제조 또는 "패빙"이라고도 하는 칩 제조와 모든 관련이 있습니다. 사실상 모든 칩은 실리콘을 사용하여 제조되지만 파운드리에서 사용할 수 있는 다양한 제조 프로세스가 있으며 여기서 프로세스라는 용어가 사용됩니다. 프로세서는 많은 트랜지스터로 구성되며 트랜지스터가 많을수록 좋지만 칩은 그렇게 할 수 없기 때문에 크고, 밀도를 높이기 위해 트랜지스터 사이의 공간을 줄여 칩에 더 많은 트랜지스터를 넣는 것은 큰 일입니다. 거래. 더 새롭고 더 나은 프로세스나 노드의 발명은 더 높은 밀도를 달성하는 주요 방법입니다.

다양한 프로세스 또는 노드는 역사적으로 마이크로미터와 나노미터로 측정된 길이로 구별되며, 숫자가 낮을수록 프로세스가 더 좋습니다(골프 규칙을 생각해 보세요). 이 숫자는 제조업체가 새로운 프로세스를 만들 때 축소하기를 원하는 트랜지스터의 물리적 크기를 나타내기 위해 사용되었지만 28nm 노드 이후 이 수치는 임의적이 되었습니다. TSMC의 5nm 노드는 실제로 5nm가 아닙니다. TSMC는 단지 이것이 7nm보다 좋고 3nm만큼 좋지 않다는 것을 알기를 원합니다. 같은 이유로 이 수치는 최신 프로세스를 비교하는 데 사용할 수 없습니다. TSMC의 5nm는 삼성의 5nm와 전혀 다르며, TSMC의 N4 공정의 경우에도

TSMC의 5nm 제품군의 일부로 간주됨. 혼란스러워요. 알아요.

새로운 프로세스는 밀도만 높이는 것이 아니라 클럭 속도와 효율성도 높이는 경향이 있습니다. 예를 들어 TSCM의 5nm 노드( 라이젠 7000 그리고 RX7000 프로세서)는 이전 7nm 공정과 비교하여 동일한 전력에서 15% 더 높은 클럭 속도를 제공하거나 동일한 주파수에서 30% 더 낮은 전력을 제공하거나 차등적으로 두 가지를 결합할 수 있습니다. 하지만 2000년대 중반까지는 빈도와 효율성의 향상이 훨씬 더 극적이었습니다. 축소된 트랜지스터는 기존 프로세스에서 전력 소비를 직접적으로 감소시켰는데, 이는 Dennard라는 추세입니다. 스케일링.

무어의 법칙의 죽음과 프로세스 노드가 그것과 어떤 관련이 있는지

기업이 새로운 프로세스를 사용하는 주요 동기는 전설적인 반도체 인물인 Gordon Moore가 1965년에 관찰한 무어의 법칙(Moore's Law)을 따르기 위한 것입니다. 원래 법칙에 따르면 가장 빠른 CPU에 있는 트랜지스터의 성장률은 2년마다 두 배로 증가합니다. 1년 안에 가장 빠른 프로세서에 5억 개의 트랜지스터가 있다면, 2년 안에는 10억 개의 트랜지스터가 있는 프로세서가 나올 것입니다. 40년 넘게 업계는 이전보다 밀도가 높은 새로운 공정을 발명함으로써 이러한 속도를 따라갈 수 있었습니다.

그러나 업계는 2000년대부터 난관에 부딪히기 시작했다. 첫째, Dennard 스케일링은 2000년대 중반 65nm~45nm 부근에서 무너졌지만 2000년대 후반과 2010년대 초반에 32nm 공정이 나온 이후 모든 것이 무너졌습니다. 대부분의 파운드리에서 이는 수년간 제공할 마지막 주요 노드였습니다. 2014년 TSCM의 20nm는 단순히 나빴고 2015년 16nm 공정만 2011년 28nm에서 업그레이드할 가치가 있었지만 삼성은 그렇지 않았습니다. 2015년까지 14nm에 도달했고 GlobalFoundries(2000년대 AMD 팹에서 분사)는 삼성의 14nm를 생산하는 대신 임대해야 했습니다. 소유하다.

이러한 혼란에 대한 주목할만한 예외 중 하나는 2011년에 22nm 공정을 성공적으로 출시한 Intel이었습니다. 그러나 Intel의 출시 일정과 프로세스 품질은 22nm 이후부터 떨어지기 시작했습니다. 14nm 공정은 2013년에 출시될 예정이었지만 낮은 클럭 속도와 높은 수준의 결함으로 2014년에 출시되었습니다. 10nm 노드에 대한 Intel의 터무니없는 목표는 궁극적으로 2015년 출시 기간을 놓쳐 개발 지옥으로 향하게 만들었습니다. 최초의 10nm 칩은 2018년에 출시되었으며, 인텔 역사상 최악의 CPU 중 하나입니다.. 마케팅 목적으로 Intel 7로 이름이 변경된 Intel의 10nm는 2021년까지 완전히 준비되지 않았습니다.

최신 재난은 TSMC의 3nm 노드에 관한 것입니다.이는 논리 트랜지스터(CPU 및 GPU의 코어를 구성하는 요소)의 밀도를 크게 향상시키지만 말 그대로 밀도에는 전혀 개선이 되지 않습니다. 캐시(SRAM이라고도 함). 캐시를 축소할 수 없다는 것은 총체적인 재앙이며 파운드리도 향후 노드에서 비슷한 문제에 직면할 가능성이 있습니다. TSMC가 캐시 축소에 어려움을 겪고 있는 유일한 팹임에도 불구하고 지구상에서 가장 큰 칩 생산업체이기도 합니다.

무어의 법칙이 무너졌다는 내용을 읽으면 이것이 의미하는 바입니다. 기업이 해마다 밀도를 높일 수 없다면 트랜지스터 수가 늘어날 수 없기 때문입니다. 트랜지스터 수가 증가할 수 없다면 이는 무어의 법칙이 사라졌음을 의미합니다. 오늘날 기업들은 기술적인 측면보다는 무어의 법칙이 성능에 미치는 영향을 따라잡는 데 중점을 두고 있습니다. 성능이 2년마다 두 배로 증가하면 모든 것이 괜찮습니다. AMD와 Intel은 비용을 줄이면서 트랜지스터 수와 성능을 모두 높이기 위해 칩렛을 사용하고 있으며, Nvidia는 AI에만 의존하여 여유분을 메우고 있습니다.

궁극적으로 프로세스 노드는 칩이 좋은지 여부를 결정하는 하나의 요소일 뿐입니다.

새로운 프로세스가 칩을 더 작게 만들고, 클럭 속도를 높이고, 더 많은 칩을 만들 수 있다는 점을 고려하면 디자인이나 아키텍처를 크게 변경하지 않고도 모든 작업을 효율적으로 수행할 수 있으므로 프로세스가 그렇게 중요한 이유는 분명합니다. 중요한. 그러나 패키징(예: 칩렛, 타일 또는 스택 칩) 및 AI와 같은 다른 요소의 실행 가능성이 점점 높아지고 있습니다. 단순한 최적화는 물론이고 성능을 높이거나 기능을 추가하여 프로세서에 가치를 부여하는 방법도 있습니다. 소프트웨어. 무어의 법칙이 사라진다는 것은 이상적이지 않지만 반도체 산업이 끝나는 것은 아닙니다.

또한 마케팅상의 이유로 노드 이름이 지정되므로 프로세스에만 기반하여 칩의 성능을 평가할 실제 이유가 없습니다. 예를 들어 Intel의 10nm는 7이 10보다 적음에도 불구하고 실제로 TSMC의 7nm만큼 좋습니다. 그러나 프로세스가 프로세서에서 중요한 유일한 기능이 아니라는 것도 사실입니다. AMD와 같은 좋은 노드에 있음에도 불구하고 많은 CPU, GPU 및 기타 프로세서가 좋지 않았습니다. Nvidia의 RTX 2080 Ti보다 앞선 풀 프로세스 노드였지만 너무 느렸던 Radeon VII 역대 최악의 GPU 중 하나.

칩의 프로세스 노드 자체는 아무 의미가 없습니다. 코어 수만을 기준으로 CPU를 구입하거나 폭발적인 처리 기능을 갖춘 콘솔을 구입하는 것과 같습니다. 프로세서에서 정말 중요한 것은 실제 성능입니다. 이는 다른 하드웨어 사양과 해당 하드웨어에 애플리케이션이 얼마나 잘 최적화되어 있는지에 따라 결정됩니다. 단지 무엇인지 알고 싶다면 최고의 CPU 또는 GPU 또는 랩탑 즉, 프로세스 노드는 이를 알려주지 않습니다. 칩을 만든 사람이 누구인지만 알 수 있습니다.