Que sont les nanomètres et pourquoi sont-ils si importants pour les processeurs ? Scott Lang est piégé et trouve un moyen de s’échapper. Soudain, il enfile son costume Ant-Man, place une particule de Pym dans sa ceinture et appuie sur le bouton qui le fait rétrécir comme s’il n’y avait pas de lendemain. Il y a un moment où il est si petit que sa taille ne peut être mesurée qu’en nanomètres et bien qu’il continue, on s’arrêtera là. Pas de spéculation ou de fantaisie, pas de monde quantique ou de voyage dans le temps.
Parce que les nanomètres ne sont que cela, une unité de mesure, et son nom a longtemps été important pour décrire les performances des processeurs, qu’ils soient mobiles ou de bureau. Et bien que cela puisse sembler étrange, plus petit, dans ce cas, équivaut à mieux, bien qu’il y ait toujours des nuances. Voyons ce que sont exactement les nanomètres et comment ils affectent les performances du processeur.
De quoi parle-t-on quand on parle de nanomètres ?
La course au nanomètre est l’une des courses les plus importantes se déroulant dans le monde des processeurs en plus d’autres telles que l’intelligence artificielle ou la fréquence d’horloge. La dernière génération de puces mobiles, par exemple, est construite à l’aide de procédés de cinq nanomètres, et tout indique qu’à la fin de cette année, nous franchirons une nouvelle étape en passant un nouvel échelon à quatre nanomètres.
Quand on parle de nanomètres dans un processeur, on fait référence à la taille de ses plus petits composants, les transistors qui constituent la grande majorité de sa surface. Pour les rendre de plus en plus petits, il est de plus en plus nécessaire de développer des machines capables de réaliser le processus, et en même temps de développer des techniques qui évitent les problèmes logiques d’avoir des composants de cette taille.
Un nanomètre est un milliardième de mètre, un 10 porté à -9, pour nous donner une idée. Pour connaître sa taille, un millimètre contient un million de nanomètres. C’est comme ça qu’un nanomètre est petit. Cela signifie que les derniers transistors fabriqués pour, par exemple, le Snapdragon 888 ou l’Apple A14 Bionic, mesurent 5 fois cette taille. En d’autres termes, ils sont 200 000 fois plus petits qu’un millimètre. C’est un montant scandaleux.
La fabrication de composants aussi petits nécessite non seulement des machines de plus en plus avancées, mais signifie également que nous sommes confrontés à des problèmes tels que le fait qu’un atome d’hélium mesure 0,1 nanomètre. Ainsi, un transistor du Snapdragon 888 mesure l’équivalent de 50 atomes d’hélium. C’est beaucoup. Et le nombre continue de baisser de génération en génération jusqu’à ce que nous n’ayons d’autre choix que de recourir à l’informatique quantique.
Voici comment fonctionne un processeur, grosso modo
Sans entrer dans des questions excessivement techniques que seuls quelques-uns comprendraient (et je ne serais pas parmi eux), un processeur est un réseau complexe de transistors liés de telle manière qu’ils sont capables d’exécuter des opérations mathématiques très complexes. L’électricité traverse la surface du processeur et les problèmes sont exécutés à pleine vitesse, car l’électricité est la mère de tout.
Tout cela est beaucoup plus complexe car dans le processeur il y a des mémoires pour stocker les données, des unités de contrôle qui coordonnent chaque composant, et la fameuse horloge interne qui détermine le GHz du processeur (chaque hertz est une activation du processeur par seconde, un gigahertz est d’un milliard d’activations par seconde). Mais en un mot, voici comment cela fonctionne et comment il est construit.
On parle de code binaire dans une multitude d’instances technologiques, et c’est aussi le cas dans le monde des processeurs. L’électricité traverse les transistors exécutant les opérations et quand la lumière passe à travers un, elle s’allume et nous en avons un, et quand ce n’est pas le cas, elle s’éteint et nous avons un zéro. Et ainsi, entre les zéros et les uns, le processeur effectue chacune de ses opérations.
Comprendre cela est essentiel pour comprendre l’importance des nanomètres car plus le transistor est petit, plus l’énergie le traversera rapidement et, par conséquent, plus vite il résoudra les équations posées par l’algorithme que nous essayons de lui appliquer. Nous avons donc déjà la première des clés, en réduisant les transistors, nous réduisons également la distance parcourue par la lumière pendant que le processeur fonctionne. Ensuite, nous augmentons la puissance de traitement du processeur, et nous en profitons également pour réduire la consommation d’énergie.
D’un autre côté, fabriquer des transistors de plus en plus petits signifie qu’ils prennent moins de place et, par conséquent, nous pouvons installer plus de transistors dans la même zone, ou nous pouvons garder le même nombre de transistors mais le processeur devient plus petit. Bien que ce dernier ne se produise pratiquement jamais, et chaque nanomètre perdu lors de la fabrication augmente la densité de chaque processeur. Nous avons donc déjà la deuxième clé : des transistors plus petits équivalent à plus de transistors par processeur, et une plus grande capacité à résoudre des équations. En d’autres termes, encore plus de puissance.
On en conclut donc que la réduction de la taille des transistors grâce à une nouvelle technologie de fabrication permet d’augmenter leur puissance brute. Ensuite il y a mille et un autres facteurs qui décident de ce que l’on fait de cette augmentation de puissance et on se retrouve avec des puces plus ou moins performantes en terme d’énergie ou d’exécution de code, mais le résumé vient à ça : plus petites, plus puissantes . Le monde à l’envers.
