Tiến trình 7NM và 10NM là gì? Tác động của tiến trình này đến hiệu suất CPU

Để hiểu về thông số tiến trình 7nm và 10nm mà rất nhiều hãng nêu ra trong các sự kiện là điều cần thiết, đây là yếu tố quyết định rằng bộ vi xử lý đó sẽ được phát triển như nào, tối ưu dựa trên tiến trình đó ra sao để từ đó đem tới hiệu năng vô cùng lớn. Vậy tiến trình này thực chất là gì? Nó có ý nghĩa gì đối với hoạt động của CPU?... Hãy cùng Hoàng Hà PC tìm hiểu thông tin liên quan đến tiến trình ngay để có thêm thông tin chi tiết.

1. Giới thiệu

Trong kỷ nguyên công nghệ số, CPU (Central Processing Unit) đóng vai trò như "bộ não" của mọi thiết bị điện tử, từ máy tính cá nhân đến điện thoại thông minh. Sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất CPU không chỉ nâng cao hiệu năng mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm người dùng. Hai thuật ngữ "7NM" và "10NM" thường được nhắc đến khi nói về tiến trình sản xuất CPU hiện đại. Vậy chúng là gì và ảnh hưởng thế nào đến hoạt động của CPU? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tiến trình 7NM và 10NM cũng như tác động của chúng đến hiệu năng và tiêu thụ năng lượng của CPU.

Chi tiết về tiến trình 7Nm và 10Nm

==> Xem thêm: Mua Bán Bo Mạch Chủ, Mainboard máy tính chính hãng. Đơn vị phân phối của Gigabyte, Asus, MSI, Intel, Ecs.

2. Tiến trình 7NM và 10NM là gì?

Định nghĩa "Tiến trình"

Tiến trình sản xuất bán dẫn, hay còn gọi là "node", đề cập đến kích thước của các transistor được sử dụng trong CPU. Con số 7NM hay 10NM biểu thị kích thước tối thiểu của các thành phần trên chip, đo bằng nanomet (1 nanomet = 1 phần tỷ mét). Kích thước nhỏ hơn cho phép tích hợp nhiều transistor hơn trên một diện tích nhất định, từ đó tăng hiệu suất xử lý.

Nguồn gốc và nhà sản xuất

• TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company): Là một trong những nhà sản xuất hàng đầu sử dụng tiến trình 7NM, cung cấp cho nhiều hãng như Apple, AMD và Qualcomm.
• Intel: Mặc dù là người tiên phong trong ngành, Intel gặp một số khó khăn trong việc chuyển đổi từ tiến trình 14NM xuống 10NM, dẫn đến sự cạnh tranh mạnh mẽ từ các đối thủ.
• Samsung: Cũng tham gia vào cuộc đua với tiến trình 7NM và 5NM, sản xuất chip cho nhiều thiết bị di động.

Công nghệ chế tạo

Để đạt được kích thước nhỏ hơn, các nhà sản xuất sử dụng công nghệ quang khắc tiên tiến như EUV (Extreme Ultraviolet Lithography). Công nghệ này cho phép tạo ra các mẫu cực nhỏ trên đế silicon bằng cách sử dụng tia cực tím có bước sóng ngắn.

CPU có cấu tạo từ hàng tỷ các bóng bán dẫn khác nhau

3. Ảnh hưởng của tiến trình 7NM và 10NM đến hoạt động của CPU

Kích thước transistor nhỏ hơn

Tăng mật độ transistor: Với tiến trình nhỏ hơn (7NM so với 10NM hoặc 14NM trước đó), các nhà sản xuất có thể đặt nhiều transistor hơn trong cùng một không gian trên con chip. Điều này làm tăng mật độ transistor, giúp CPU thực hiện nhiều tác vụ cùng lúc, cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý đa nhiệm và đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu từ ứng dụng.

Cải thiện hiệu năng: Khi mật độ transistor tăng lên, CPU có khả năng xử lý dữ liệu nhanh hơn và chính xác hơn. Đối với các ứng dụng đòi hỏi tính toán cao như trí tuệ nhân tạo, đồ họa 3D, và các trò chơi đòi hỏi cấu hình cao, tiến trình nhỏ hơn giúp tăng khả năng đáp ứng và xử lý của CPU, mang lại trải nghiệm mượt mà cho người dùng.

Tiêu thụ năng lượng và nhiệt độ

Tiết kiệm năng lượng: Với tiến trình nhỏ hơn, mỗi transistor cần ít điện năng hơn để hoạt động. Điều này giúp giảm tổng lượng điện năng tiêu thụ của CPU, giúp kéo dài thời gian sử dụng pin trong các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính xách tay. Các thiết bị có CPU sản xuất trên tiến trình 7NM có thể chạy liên tục trong thời gian dài mà không cần sạc nhiều lần.

Giảm nhiệt độ hoạt động: Khi các transistor tiêu thụ ít điện năng hơn, lượng nhiệt tạo ra cũng giảm đi. Điều này giúp CPU hoạt động mát hơn và giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt, kéo dài tuổi thọ của CPU và thiết bị. Với những thiết bị cần hoạt động liên tục hoặc xử lý các tác vụ nặng, việc giảm nhiệt lượng là một lợi thế lớn, tránh tình trạng máy chậm hay giật lag khi quá nóng.

Hiệu suất xử lý

Tốc độ xung nhịp cao hơn: Tiến trình sản xuất nhỏ hơn cho phép CPU hoạt động ở tốc độ xung nhịp cao mà không gây quá nhiệt. Điều này giúp CPU có thể xử lý các tác vụ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Đối với các tác vụ yêu cầu tốc độ xử lý cao như biên tập video, xử lý đồ họa, hoặc chơi game, xung nhịp cao giúp CPU hoàn thành công việc nhanh chóng, giảm thời gian chờ đợi của người dùng.

Cải thiện hiệu suất đa nhiệm: Nhờ có nhiều transistor hơn và khả năng tiêu thụ năng lượng thấp hơn, CPU có thể tăng số lượng lõi và luồng xử lý mà vẫn đảm bảo hiệu suất ổn định. Điều này giúp thiết bị có thể xử lý nhiều tác vụ cùng lúc, tăng cường khả năng đa nhiệm cho người dùng khi sử dụng nhiều ứng dụng hoặc tab trên trình duyệt mà không bị chậm.

7nm và 10nm ám chỉ đời của dây chuyền sản xuất

==> Xem thêm: VGA, Card Màn Hình, Card Đồ Họa hiệu năng mạnh mẽ, chất lượng siêu bền, giá cả phải chăng

4. Những điểm cần lưu ý về thông số 7NM và 10NM

Sự khác biệt giữa các hãng

Không đồng nhất về kích thước thực tế: Tiến trình 7NM của TSMC có thể không giống với 7NM của Intel hoặc Samsung. Mỗi hãng có tiêu chuẩn đo và quy trình sản xuất khác nhau, dẫn đến việc một tiến trình có thể mang tên giống nhau nhưng có hiệu năng và mật độ transistor khác nhau. Ví dụ, một CPU 7NM của AMD sản xuất bởi TSMC có thể hoạt động khác biệt so với một CPU 7NM của Intel.

Tiêu chuẩn đo lường khác nhau: Tiến trình sản xuất chỉ là một trong nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng thực tế của CPU. Mỗi hãng có phương pháp đo lường và các yếu tố kỹ thuật khác nhau, như kiến trúc chip và công nghệ đóng gói, cũng ảnh hưởng đến hiệu suất. Do đó, người dùng không nên chỉ dựa vào thông số NM để so sánh hiệu suất giữa các CPU của các hãng.

Chiến lược marketing của các hãng

Quảng bá sản phẩm: Tiến trình nhỏ hơn thường được coi là một dấu hiệu của công nghệ tiên tiến, vì vậy các hãng sử dụng thông số này như một lợi thế quảng bá. Ví dụ, Intel và AMD đều nhấn mạnh tiến trình nhỏ hơn trong các chiến dịch quảng cáo để thu hút khách hàng quan tâm đến hiệu năng và tiết kiệm năng lượng.

Cạnh tranh thị trường: Việc sở hữu tiến trình sản xuất tiên tiến giúp các hãng có lợi thế cạnh tranh về hiệu năng và hiệu suất năng lượng. AMD, nhờ hợp tác với TSMC, đã có thể đưa ra thị trường CPU 7NM sớm hơn Intel, tạo ra sự cạnh tranh gay gắt trong phân khúc CPU cao cấp.

Giới hạn vật lý

Thách thức kỹ thuật: Khi kích thước transistor càng nhỏ, các hiệu ứng lượng tử bắt đầu xuất hiện, làm tăng độ phức tạp trong việc kiểm soát dòng điện. Việc này đòi hỏi các công nghệ sản xuất tiên tiến hơn và tạo ra thách thức lớn cho các nhà sản xuất.

Chi phí sản xuất tăng cao: Tiến trình nhỏ hơn yêu cầu công nghệ sản xuất phức tạp hơn, chẳng hạn như EUV (Extreme Ultraviolet Lithography), với chi phí đầu tư lớn. Điều này làm tăng giá thành sản phẩm, dẫn đến việc các CPU tiến trình nhỏ thường có giá cao hơn trên thị trường.

Tiến trình càng nhỏ - sức mạnh CPU sẽ lớn hơn

5. Tương lai của tiến trình bán dẫn

Xu hướng tiến tới 5NM và 3NM

5NM: TSMC và Samsung đã bắt đầu sản xuất CPU với tiến trình 5NM, mang lại hiệu năng cao hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với 7NM. Nhiều hãng công nghệ lớn như Apple và Qualcomm đã áp dụng tiến trình này vào các sản phẩm của mình, như dòng iPhone mới nhất và chip Snapdragon cho các thiết bị Android.

3NM: Các tiến trình nhỏ hơn như 3NM đang được nghiên cứu và dự kiến sẽ sớm ra mắt. Tiến trình này sẽ mang lại mật độ transistor cao hơn nữa, tăng cường hiệu suất xử lý và tiết kiệm năng lượng, hứa hẹn sẽ là bước đột phá cho các thiết bị yêu cầu hiệu suất cao.

Các cải tiến trong công nghệ sản xuất

EUV Lithography: Công nghệ khắc cực tím (EUV) đã trở thành công cụ chính trong việc tạo ra các tiến trình nhỏ hơn. EUV giúp tạo ra các mẫu cực nhỏ trên đế silicon với độ chính xác cao, cho phép sản xuất các tiến trình như 5NM và 3NM.

Vật liệu mới: Ngoài silicon, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu về các vật liệu bán dẫn thay thế như graphene và các vật liệu 2D khác. Những vật liệu này có khả năng giúp thu nhỏ transistor hơn nữa, phá vỡ giới hạn vật lý của silicon và mở ra tiềm năng cho các tiến trình dưới 3NM.

6. Kết luận

Tiến trình 7NM và 10NM đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ sản xuất CPU, mang lại nhiều lợi ích về hiệu năng và tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, việc thu nhỏ kích thước transistor cũng đối mặt với nhiều thách thức về kỹ thuật và chi phí. Trong tương lai, với sự phát triển của các tiến trình 5NM và 3NM, chúng ta có thể mong đợi những cải tiến đáng kể hơn nữa trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu năng của CPU mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng công nghệ cao cấp.