Quando esce un dispositivo nuovo, specialmente uno smartphone, si legge spesso che il processore integrato ha un numero x di nanometri. Ma che cosa significa? Diversi utenti, per ovvie ragioni, pongono poca attenzione su questo aspetto ma bisogna sapere che il numero di nanometri è piuttosto importante se cerchiamo uno smartphone (o qualsiasi altro dispositivo) con una buona autonomia. Vi spieghiamo perché.
Parliamo spesso di processo litografico a x nanometri, ma cosa significa? Ecco cosa sono i nanometri su un processore di un device
Una delle principali specifiche tecniche di un processore è il numero di nanometri nel suo processo di fabbricazione. Nel tempo, questo numero si è ulteriormente ridotto con il progredire della produzione. Ad esempio, su uno smartphone top di gamma, si è arrivati ad avere un processo litografico a 4 nanometri, a breve anche a 3 nanometri. Tuttavia, l’importanza di questa unità di misura non è sempre chiara agli utenti.
Il nanometro (nm) è un’unità di misura della lunghezza. Per avere un’idea delle dimensioni, 1 nm equivale a 0,000000001 metro. Una misura infinitesimale che è impossibile da vedere ad occhio nudo. Nel caso specifico dei processori, il nanometro si riferisce alla dimensione dei transistor che compongono l’hardware. All’interno di una specifica CPU ci sono miliardi di transistor. La loro funzione principale è quella di eseguire calcoli utilizzando segnali elettrici.
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Osservando questo processo di produzione su un cellulare o un chip di computer, possiamo vedere che a differenza di altre specifiche il numero diminuisce con i progressi tecnologici. In sostanza, più la tecnologia va avanti e meno sono i nanometri tra transistor. Dunque, perché succede questo? Ci sono diversi vantaggi che una litografia più piccola porta ai dispositivi. Uno dei principali è nella maggiore efficienza energetica. Un transistor più piccolo indica che è necessaria meno energia per il suo funzionamento. Quando si considera l’insieme completo di tutti questi microcomponenti, una utilizzo inferiore porta una maggiore autonomia.
Come conseguenza dei minori consumi, i componenti finiscono per generare meno calore. In altre parole, l’apparecchio e la macchina non si riscaldano facilmente e richiedono meno raffreddamento durante il funzionamento. I transistor più piccoli sono anche più veloci e offrono prestazioni maggiori. Questo perché un basso numero di nanometri significa una minore distanza tra di loro. Cioè, il segnale elettrico può essere condotto più velocemente. Inoltre, la densità è maggiore, il che fa sì che più transistor si adattino allo stesso processore.
Nell’attuale scenario tecnologico, a seconda del segmento o dello sviluppatore di semiconduttori, troveremo processori e piattaforme mobili con diversi processi di produzione. In particolare nel segmento degli smartphone (come dicevamo nell’introduzione) l’industria è arrivata al processo a 4 nm (vedi TSMC e Samsung). Ciò significa che i chipset di fascia alta del momento come A16 Bionic, Snapdragon 8 + Gen 1, Dimensity 9000 Plus ed Exynos 2200 funzionano proprio su questa litografia.
Sui PC invece, l’ultima famiglia Ryzen 7000 di AMD funziona sul nodo a 5 nm. A sua volta, Intel segue ancora il suo processo chiamato “Intel 7”, che utilizza una fabbricazione di 10 nm. Il prossimo passo per l’industria dei semiconduttori sarà realizzare la litografia a 3 nm. Non c’è ancora una data precisa su quando arriveranno i dispositivi, ma la produzione commerciale di massa è prevista nel 2023.
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Si prevede che TSMC ritarderà questa transizione, quindi la tendenza è che Samsung vada avanti prima di lei. L’azienda coreana vuole bruciare le tappe a ha un programma per cui si prevede di lanciare il processo a 2 nm entro il 2025. Oltre a questo, un nodo a 1.4 nanometri è previsto per il 2027. Nel maggio 2021, IBM ha presentato il primo chip al mondo con tecnologia a 2 nm. La dichiarazione dell’azienda all’epoca descriveva in dettaglio i vantaggi di questo nodo, come quadruplicare la durata della batteria degli smartphone, ridurre l’impronta di carbonio dei data center, accelerare le funzioni dei laptop e collaborare per un rilevamento più rapido di oggetti nei veicoli autonomi.
E sarà possibile arrivare a 1 nm? Nell’ottobre 2016, uno studio dei ricercatori del Berkeley Lab ha mostrato la creazione di un transistor con questo nodo, che prometteva di infrangere la barriera delle leggi della fisica. L’impresa è stata resa possibile sostituendo il silicio con MoS 2 (bisolfuro di molibdeno).
