Channel Header
2475415

Wichtig bei CPUs: Die Nanometer-Angabe

02.01.2020 | 14:00 Uhr |

Prozessoren sind komplexe Halbleiter, die Milliarden von winzigen Transistoren nutzen. Deren Größe wird in Nanometern angegeben. Doch was genau bedeutet dieser Wert eigentlich?

Prozessoren sind komplexe Halbleiter, die Milliarden von winzigen Transistoren nutzen. Die mikroskopisch kleinen Bauelemente schalten sich ein und aus. So ermöglichen sie die Ausführung von Kalkulationen. Wieviel Strom hierfür notwendig ist, hängt von der Größe (oder auch der Strukturbreite) des Transistors ab. Die Größenangabe erfolgt in Nanometer (nm), was einem Millionstel Millimeter entspricht. Intels CPUs setzen seit Ende 2019 auf 10 nm, während AMDs Prozessoren oder auch Apples Smartphone-Chips auf 7 Nanometer vertrauen. Der Nanometer-Wert lässt außerdem eine grobe Einschätzung zu, wie performant ein Prozessor wirklich ist. Das macht die Entwicklung der Fertigungsprozesse so wichtig für die Chipindustrie.

Doch was genau bedeuten die Nanometer eigentlich? Um das zu erklären, müssen wir uns zuerst einmal der Grundlage der CPU-Herstellung widmen. Diese erfolgt mithilfe der sogenannten Fotolithografie, bei welcher ein Bild des Prozessors auf ein Stück Silizium geätzt wird. Dieser Vorgang wird auch als Prozessknoten bezeichnet und daran gemessen, wie klein der jeweilige Fertiger die Transistoren herstellen kann. Weil kleinere Transistoren energieeffizienter arbeiten, können sie mehr Kalkulationen durchführen, ohne sich hierbei zu stark zu erhitzen – dies ist normalerweise der limitierende Faktor bei der CPU-Leistung. Schmalere Transistoren erlauben des Weiteren kleinere Chipgrößen (Dies), was die Dichte bei gleicher Größe auf den Halbleitern erhöht und dadurch die Kosten reduziert. Und am Ende bedeutet dies ebenfalls mehr Kerne pro Chip.

Die Nanometer der eingebauten Transistoren sind hauptverantwortlich für die Leistungsfähigkeit und Effizienz einer CPU.
Vergrößern Die Nanometer der eingebauten Transistoren sind hauptverantwortlich für die Leistungsfähigkeit und Effizienz einer CPU.

Das heißt jedoch nicht automatisch, dass 7-nm-CPUs doppelt so schnell sind wie Modelle mit 14 nm. Denn in der Praxis skaliert die Leistung nicht kongruent mit der Anzahl der Transistoren. Auch variiert die Art und Weise, wie jeder Halbleiterhersteller die Größen angibt. Aus diesem Grund dienen sie mehr als Mittel, um eine grobe Leistungseinschätzung vorzunehmen, als für eine exakte Differenzierung. So nimmt es zum Beispiel Intels 10-Nanometer-Fertigung mit TSMCs 7-Nanometer-Prozess auf, obwohl sich die Nanometer-Angaben sichtbar unterscheiden.

Eine Verkleinerung der Strukturbreiten wirkt sich jedoch nicht nur auf die Performance aus, sondern auch auf die Leistungsaufnahme. Das ist vor allem für Notebooks sowie mobile Geräte wie Smartphones von elementarer Bedeutung. Im Vergleich zu 14 nm erlauben Chips mit 7 nm eine um 25 Prozent höhere Leistung bei gleichem Strombedarf. Oder anders ausgedrückt: Man bekommt die gleiche Leistung für nur die Hälfte des Energiebedarfs. Hieraus resultieren längere Akkulaufzeiten und performantere Chips in noch kleineren Geräteabmessungen. Beispielsweise rechnet der Smartphone- Prozessor A12X von Apple schon jetzt schneller als etwas ältere Desktop-Prozessoren von Intel. Und das bei einer lediglich passiven Kühlung und einem so kleinen Format.

Tipp: FAQ: 9 häufige Fragen zu CPUs geklärt

PC-WELT Marktplatz

2475415