Les unités centrales de traitement, ou processeurs, sont élaborées à l’aide de milliards de transistors de taille infime. Ces composants agissent comme des interrupteurs électriques, s’activant et se désactivant pour exécuter des calculs. Cette activité consomme de l’énergie et, plus un transistor est petit, moins il requiert de puissance. Les termes « 7 nm » et « 10 nm » désignent la dimension de ces transistors, l’unité « nm » correspondant à des nanomètres, une mesure de longueur extrêmement réduite. Cette taille constitue un indicateur précieux pour évaluer la capacité d’un processeur.
À titre d’exemple, « 10 nm » représente le nouveau processus de fabrication utilisé par Intel, dont le lancement est prévu pour le quatrième trimestre 2019. « 7 nm », quant à lui, fait référence au processus de TSMC, sur lequel reposent les récents processeurs d’AMD et la puce A12X d’Apple.
Pourquoi ces nouveaux procédés sont-ils si importants ?
La loi de Moore, une observation empirique stipulant que le nombre de transistors sur une puce double chaque année tandis que les coûts diminuent de moitié, a longtemps été d’actualité. Cependant, ce rythme s’est ralenti ces derniers temps. À la fin des années 1990 et au début des années 2000, la taille des transistors était divisée par deux tous les deux ans, entraînant des améliorations significatives et régulières. Néanmoins, la réduction supplémentaire s’est complexifiée, et l’on n’a plus assisté à une contraction de transistor chez Intel depuis 2014. Ces nouveaux procédés sont les premières diminutions majeures depuis longtemps, notamment pour Intel, et représentent un bref rappel de la loi de Moore.
Avec le retard d’Intel, même les appareils mobiles ont eu l’opportunité de rattraper leur retard. La puce A12X d’Apple est fabriquée à l’aide du processus 7 nm de TSMC, et Samsung utilise son propre processus 10 nm. De plus, les prochains processeurs d’AMD, basés sur le processus 7 nm de TSMC, leur offrent une possibilité de surpasser Intel en termes de performance et d’apporter une concurrence salutaire au monopole d’Intel sur le marché, au moins jusqu’à l’arrivée des puces Intel 10 nm « Sunny Cove ».
Que signifie réellement « nm » ?
Les processeurs sont fabriqués par photolithographie, une technique qui consiste à graver une image du processeur sur un morceau de silicium. La méthode précise utilisée est appelée « nœud de processus » et est mesurée par la taille minimale des transistors que le fabricant est capable de produire.
Puisque les transistors de plus petite taille sont plus efficaces sur le plan énergétique, ils peuvent réaliser davantage de calculs sans surchauffe excessive, ce qui représente généralement le facteur limitant les performances du processeur. De plus, cette réduction de taille permet des matrices plus petites, ce qui abaisse les coûts et peut augmenter la densité pour une même taille, ce qui se traduit par davantage de cœurs par puce. Le processus 7 nm offre une densité deux fois supérieure au précédent nœud 14 nm, permettant à des entreprises comme AMD de proposer des puces de serveurs avec 64 cœurs, une amélioration notable par rapport à leurs précédents modèles de 32 cœurs (et aux 28 cœurs d’Intel).
Il est toutefois important de préciser que même si Intel utilise toujours un nœud de 14 nm et qu’AMD s’apprête à lancer ses processeurs 7 nm, cela ne signifie pas que les puces AMD seront deux fois plus rapides. Les performances n’évoluent pas de manière directement proportionnelle à la taille du transistor, et à de telles échelles, ces chiffres ne sont plus d’une précision absolue. Les méthodes de mesure peuvent varier entre les différentes fonderies de semi-conducteurs, il convient donc de considérer ces chiffres davantage comme des arguments marketing destinés à segmenter les produits, plutôt que comme des mesures exactes de puissance ou de taille. Par exemple, le prochain nœud 10 nm d’Intel devrait rivaliser avec le nœud 7 nm de TSMC, malgré la différence apparente des chiffres.
Les puces mobiles bénéficieront des plus grandes améliorations
La réduction de la taille des nœuds n’a pas uniquement un impact sur les performances ; elle a également des répercussions considérables sur les puces mobiles et les appareils portables à faible consommation. Avec le processus 7 nm (comparé au 14 nm), on peut obtenir soit 25 % de performances supplémentaires avec la même consommation d’énergie, soit les mêmes performances avec une consommation divisée par deux. Cela signifie une durée de vie de la batterie accrue pour les mêmes performances, et des puces bien plus puissantes pour les appareils plus petits, étant donné qu’il est possible d’intégrer deux fois plus de performances dans la même enveloppe de puissance limitée. La puce A12X d’Apple a déjà surpassé certaines anciennes puces Intel dans les tests de performance, bien qu’elle ne soit refroidie que passivement et intégrée dans un smartphone. Il s’agit seulement de la première puce 7 nm à faire son apparition sur le marché.
La réduction des nœuds est toujours une bonne nouvelle, car des puces plus rapides et plus économes en énergie influencent presque tous les domaines du monde technologique. L’année 2019 sera une année passionnante pour la technologie grâce à ces nouveaux nœuds, et il est encourageant de constater que la loi de Moore n’est pas tout à fait obsolète.