CPU và GPU mặc dù được sử dụng cho các chức năng khác nhau nhưng có một số điểm chung. Một trong những điểm chung của chúng là đều dựa trên các bóng bán dẫn siêu nhỏ. Các bóng bán dẫn này được đo bằng nanomet. Trong bài viết này, Uniduc sẽ giải thích nanomet là gì, nanomet nhỏ như thế nào và được dùng để làm gì.
I. Nanomet là gì?
Nanomet là một đơn vị đo lường cũng giống như inch, feet và dặm. Một nanomet là một phần tỷ của mét, và được sử dụng để đo những thứ rất, rất nhỏ. Nanomet được sử dụng rộng rãi như một quy mô để xây dựng các thành phần điện tử và máy tính quy mô nhỏ, phức tạp và quy mô nguyên tử - đặc biệt là trong công nghệ nano.
Nanomet được sử dụng để đo những thứ nhỏ nhất, thường là những thứ có kích thước bằng nguyên tử hoặc phân tử. Thuật ngữ này được sử dụng trong ngữ cảnh của các thiết bị tính toán thu nhỏ, chẳng hạn như mạch tích hợp [IC] và bóng bán dẫn được nhúng trong bộ xử lý. Thông thường, kích thước của bóng bán dẫn trên bộ xử lý dựa trên chất bán dẫn được tính bằng nanomet. Mỗi vi mạch có thể có các bóng bán dẫn rộng 100 nanomet và có thể chứa hơn 1 tỷ bóng bán dẫn trong một khuôn vi mạch.
II. Nanomet được dùng để làm gì?
Một nanomet được sử dụng để đo những thứ rất nhỏ. Nguyên tử và phân tử, những mảnh nhỏ nhất của mọi thứ xung quanh chúng ta, được đo bằng nanomet. Ví dụ một phân tử nước nhỏ hơn một nanomet. Một mầm điển hình có kích thước khoảng 1.000 nanomet. Chúng ta có thể đo những thứ thậm chí còn lớn hơn bằng nanomet, vì vậy một sợi tóc rộng khoảng 100.000 nanomet.
1. Tăng mật độ bóng bán dẫn.
Xác định số lượng cổng logic và mạch phù hợp với silicon có kích thước cụ thể. Bộ vi xử lý Core i9900-14K 9nm với ma trận 174mm, nó có gần 3.000 triệu bóng bán dẫn. Bộ vi xử lý Ryzen 3000 có khoảng 3.900 tỷ bóng bán dẫn trong một nút 7nm 74mm array.
2. Tăng tần số.
Mật độ bóng bán dẫn càng cao thì càng có nhiều trạng thái trên chip. Điều này dẫn đến số lượng lệnh trên mỗi chu kỳ [IPC] cao hơn.
3. Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Kích thước nút La giảm, cần ít điện tử đi qua. Bóng bán dẫn thay đổi trạng thái với yêu cầu năng lượng thấp hơn, cải thiện hiệu quả năng lượng. Do đó, chúng ta có thể làm công việc tương tự với ít năng lượng hơn, đạt được hiệu suất trên mỗi watt tiêu thụ.
4. Giảm kích thước.
Việc thu nhỏ các nút cho phép tích hợp nhiều bóng bán dẫn hơn trong không gian vật lý ngày càng ít hơn. Bạn có thể làm giảm bề mặt của silicon bằng cách cải tiến các bóng bán dẫn hoặc với cùng một lượng của chúng. Một lợi ích khác của việc giảm nanomet là giảm sinh nhiệt.
III. Nanomet nhỏ như thế nào?
Các thiết bị nhỏ bé, được gọi là bóng bán dẫn, được xây dựng trên chip máy tính có kích thước bằng vài nanomet. Nhưng một nanomet nhỏ như thế nào? Như chúng ta đã biết, một nanomet nhỏ hơn một tỷ lần so với một mét, nhưng điều đó thật khó hình dung.
Hãy bắt đầu bằng cách tưởng tượng thứ gì đó nhỏ hơn 1000 lần so với một mét, ví dụ như “Vẽ sinh vật 1 mét”. Chúng ta bắt đầu bằng cách vẽ một sinh vật dài 1 mét và sau đó vẽ một sinh vật có kích thước 1 mm bên cạnh nó. Sinh vật nhỏ 1 mm đó nhỏ hơn 1000 lần, và mặc dù nó khá nhỏ như kích thước của một con kiến, chúng ta vẫn có thể nhìn thấy nó.
Sau đó, bạn hãy vẽ một chấm bút chì 1 micron, sẽ nhỏ hơn 1000 lần so với một milimet. Với bút chì, ngay cả khi chúng ta cố gắng mài hết sức có thể thì vẫn không thể thực sự vẽ được thứ gì đó nhỏ đến 1 micron - trên thực tế, chúng ta thậm chí không thể nhìn thấy 1 micron bằng mắt thường. Thứ nhỏ nhất mà bạn có thể nhìn thấy bằng mắt thường là khoảng 40-50 micron, tương đương chiều rộng của sợi tóc người.
Đối với kích thước nhỏ hơn 1000 lần so với nanomet, chúng ta không thể nhìn thấy nó bằng mắt người, trừ khi chúng ta sử dụng kính hiển vi.
Hãy nhớ rằng, một nanomet nhỏ hơn một tỷ lần so với một mét. Bạn không thể nhìn thấy nó, nhưng đó là mức độ nhỏ của các bóng bán dẫn trên chip máy tính. Chúng ta có thể đóng gói hàng triệu, thậm chí hàng tỷ bóng bán dẫn vào một con chip. Bây giờ bạn đã biết tại sao điện thoại thông minh của bạn và tất cả các thiết bị khác mà bạn sử dụng hàng ngày có thể làm được nhiều việc như vậy.
Để hiểu kích thước nanomet nhỏ như thế nào, chúng ta thường so sánh kích thước nano với các vật thể mà chúng ta biết chúng lớn hay nhỏ. Dưới đây là một số ví dụ:
- một sợi tóc người rộng khoảng 60.000 - 100.000 nm
- móng tay mọc 1 nm mỗi giây
- một phân tử DNA có chiều rộng ~ 2,5 nm
- một người 2 mét cao 6 feet 6 inch hoặc 2 tỷ nanomet
Một cách khác để giúp hiểu được sự nhỏ bé của một nanomet là kiểm tra các đối tượng trên thang kích thước.