Qu’est-ce qu’une puce de 5 nm et pourquoi le 5 nm est-il si important ?

On parle beaucoup de nouveaux procédés de fabrication pour les CPU. Il n’y a pas si longtemps, on parlait de 10 nm et 7 nm. Le dernier « nm » pour entrer dans le jeu est le 5 nm, qui est déjà utilisé dans certains appareils et se dirigera vers les PC dans un avenir proche.

Les nouvelles conceptions 5 nm, comme d’autres processus de fabrication avant eux, promettent une meilleure efficacité énergétique et des performances plus rapides et font généralement avancer la technologie du processeur. Avant d’entrer dans tout cela, cependant, parlons de ce qu’est un nouveau processus de fabrication et le passage à un nouveau nœud de processus.

Que signifie un nouveau nœud de processus ?

Au fond, passer à un nouveau processus signifie changer la façon dont un processeur est fabriqué. En règle générale, cela signifie réduire les transistors, ce qui permet aux entreprises d’en emballer davantage dans une zone donnée du silicium. La densité de transistor est le nom du jeu pour améliorer un processeur. Plus vous avez de transistors, plus un processeur peut faire de calculs, et donc plus il peut être puissant.

C’est l’objet de la fameuse loi de Moore. Bien qu’il ne s’agisse pas d’une véritable loi scientifique, et plus d’une observation, la loi de Moore prédit que le nombre de transistors dans un circuit intégré double environ tous les deux ans.

Pour exprimer le concept d’un nœud de processus amélioré, les entreprises utilisent la nomenclature « nm ». Intel, par exemple, utilise des processeurs 14 nm pour ses ordinateurs de bureau et le fait depuis 2014. Au lieu de se concentrer sur de nouveaux nœuds de processus pour ses processeurs de bureau, l’entreprise s’est concentrée sur la création de conceptions 14 nm plus efficaces et plus puissantes. Cette approche s’est depuis heurtée à un mur, mais pendant des années, cela signifiait plus de cœurs avec des vitesses plus rapides en améliorant l’architecture du processeur au lieu de modifications substantielles du processus de fabrication.

AMD, quant à lui, a migré vers de nouveaux nœuds pour ses processeurs Ryzen. La série Ryzen 1000 a commencé à 14 nm, quatre ans plus tard, la série Ryzen 5000 était sur une version améliorée de 7 nm, avec des yeux sur 5 nm pour une nouvelle génération en 2022.

Cette différence est due à un certain nombre de facteurs, qui dépassent le cadre de cet article. En bref, cependant, Intel fabrique ses propres processeurs et a privilégié pendant des années l’approche «monolithique» de la conception et de la production de processeurs. AMD conçoit ses propres processeurs non monolithiques, mais sous-traite la création de nouveaux processus de fabrication et la production à TSMC, une société basée à Taïwan qui fabrique également pour des sociétés telles qu’Apple, Arm, Nvidia et d’autres.

Cependant, les nouveaux processus et leurs numéros « nm » respectifs ne se traduisent pas dans toutes les entreprises. Vous ne pouvez pas dire, par exemple, qu’un processeur Intel 10 nm sera plus lent qu’un processeur AMD 7 nm. C’est en partie parce que ‘nm’ n’est pas une norme universelle pour comparer les processeurs concurrents.

Alors, qu’est-ce que « nm » ?

Le terme « nm » signifie nanomètre, une minuscule mesure qui correspond à un milliardième de mètre. C’est minuscule, et il fut un temps où les nœuds de processus étaient vraiment mesurés en nanomètres réels. Il définissait généralement la taille de la longueur de la grille d’un transistor et du demi-pas métallique (la moitié de la distance entre le début d’une interconnexion métallique et la suivante sur une puce), qui étaient tous deux de la même taille. Cette réalité s’est arrêtée dans les années 90, cependant, et depuis lors, la mesure « nm » n’a été qu’un terme marketing.

Une nouvelle taille « nm » indique qu’il y a eu une amélioration significative de la technologie de fabrication, mais cela n’a rien à voir avec une mesure spécifique que vous pourriez effectuer sur le processeur lui-même.

C’est pourquoi, par exemple, de nombreux critiques affirment que le nœud 10 nm d’Intel, qu’il utilise actuellement dans les ordinateurs portables pour les familles de processeurs telles que Tiger Lake et Ice Lake, est comparable au nœud 7 nm de TSMC.

Alors pourquoi ‘nm’ est-il encore utilisé ? En gros, l’inertie. C’est ce que les entreprises technologiques ont toujours fait, alors elles continuent de le faire.

Il existe d’autres idées pour différentes conventions de nommage, comme l’a rapporté IEEE Spectrum. Une approche consiste à passer à quelque chose appelé la métrique LMC qui exprime la densité de la logique, de la mémoire et des interconnexions dans un processeur donné. Ensuite, il y a l’idée d’utiliser un nombre GMT (gate pitch, metal pitch, tiers), qui reviendrait aux mesures de base du processeur comme le gate et le pas métallique (pas le demi-pas), ainsi que le nombre de couches d’un processeur— les futurs processeurs peuvent généralement utiliser la technologie d’empilage pour améliorer les performances.

Malgré les pressions pour changer les conventions de nommage, cependant, les fabricants de puces sont tous axés sur le schéma de nommage « nm » pour le moment.

Quand verrons-nous des puces de 5 nm ?

Si vous avez un iPhone 12, vous avez déjà vu des processeurs 5 nm, et il en va de même pour la famille iPhone 13. Qualcomm dispose également d’un certain nombre de processeurs 5 nm, dont le Snapdragon 780G et le Snapdragon 888. Ce dernier processeur est utilisé dans le OnePlus 9 et d’autres. La famille de téléphones Galaxy S21 de Samsung utilise également un processeur 5 nm, le Samsung Exynos 2100.

En ce qui concerne les PC, AMD devrait utiliser le processus 5 nm de TSMC pour une nouvelle génération de processeurs de bureau Ryzen en 2022.

Les processeurs Intel 5 nm arrivent également, mais cela devrait prendre un certain temps. Les processeurs de bureau de la société devraient sortir de 14 nm et passer à 10 nm avec Alder Lake fin 2021 ou début 2022. Après cela, un processus de 7 nm est attendu fin 2022 ou 2023, puis en 2024, il pourrait y avoir un processeur Intel 5 nm. Ce calendrier pourrait changer, mais pour le moment, c’est plus ou moins ce que les observateurs d’Intel s’attendent à voir.

Fait intéressant, d’après ce que dit Intel, ses processeurs 5 nm devraient être les premiers à abandonner la notion de « nm » en optant plutôt pour 20A (A comme dans Angstrom). Tout comme « nm », cependant, l’ère Angstrom d’Intel concerne également la terminologie marketing et non une référence à des mesures réelles.

5 nm : l’essentiel

Alors que les processeurs 5 nm sont déjà là sous forme mobile et se dirigent bientôt vers les PC, ne mettez pas trop d’importance sur le terme au-delà de différencier l’amélioration d’un processus de fabrication d’un autre au sein d’une entreprise donnée.