Apple bringt seinen ersten 3-nm-Chip auf den Markt! Müssen wir Geld für solch teure Technologie ausgeben?

In letzter Zeit herrschte im digitalen Zirkel eine sehr lebhafte Stimmung. Huawei hat die Prozessblockade durchbrochen und den neuen Kirin 9000S-Chip gebracht. Apple hat außerdem erstmals den A17-Chip mit einem 3-nm-Prozess auf den Markt gebracht. Auch Qualcomms jährlicher Flaggschiff-Chip 8Gen3 wird bald auf den Markt kommen.

Angesichts der immer leistungsfähigeren Mobiltelefone fragen sich viele Menschen: „Ich schaue normalerweise nur Videos, chatte und lese Nachrichten. Brauche ich einen so guten Chip?“ Warum brauchen wir immer fortschrittlichere Chipprozesse? Muss ich wirklich für so eine teure Technologie bezahlen? Lassen Sie uns heute über die Themen sprechen, die Ihnen am Herzen liegen.

Was ist der Chipherstellungsprozess?

Wenn wir über den Herstellungsprozess von Chips sprechen, müssen wir ein berühmtes Gesetz erwähnen: das Mooresche Gesetz . Wenn Sie sich mit elektronischen Produkten auskennen, haben Sie sicher schon von diesem Gesetz gehört. Der konkrete Inhalt dieses Gesetzes lautet: Die Zahl der Transistoren, die auf einem integrierten Schaltkreis untergebracht werden können, verdoppelt sich etwa alle 18 bis 24 Monate. Mit anderen Worten: Die Chipleistung wird sich alle 18 bis 24 Monate verdoppeln, während der Preis nur noch halb so hoch sein wird wie zuvor.

Bildquelle: https://unsplash.com/ Fotograf: Brian Kostiuk

Dabei ist der Chipprozess einer der Schlüsselfaktoren, um der steigenden Anzahl an Transistoren gerecht zu werden. Der 7-nm- oder 3-nm-Prozess, von dem wir oft hören, bezieht sich hauptsächlich auf die Größe der Gate-Breite des Chiptransistors. Je kleiner die Zahl, desto höher die Transistordichte. Beispielsweise kann der neueste Chip über mehr als 15 Milliarden Transistoren verfügen.

Natürlich erreichen viele der 5-Nanometer-, 4-Nanometer- oder 3-Nanometer-Prozesse, die Sie heute sehen, tatsächlich keine physikalische Breite von 5 Nanometern oder 3 Nanometern, sind aber zu einem Markennamen geworden, genau wie ein Mobiltelefonmodell . Der Prozess wird hierdurch jedoch nicht beeinträchtigt und schreitet weiter voran.

Generell können fortschrittlichere Prozesse einerseits zu Leistungsverbesserungen führen . Nehmen wir beispielsweise Handychips: Diese bestehen tatsächlich aus vielen Teilen wie CPU, GPU, KI-Chip, ISP usw. Fortschrittlichere Prozesse, wie etwa der 3-nm-Prozess, ermöglichen umfangreicheres Rendern von Spielen, Videobearbeitung, Bildverarbeitung, KI-Computeranalyse usw., was mehr Rechenleistung und eine stärkere Leistung erfordert, um die Szenarien zu erreichen.

Andererseits wird es auch zu Verbesserungen der Energieeffizienz führen. Das heißt, dass fortschrittlichere Prozesse theoretisch weniger Strom verbrauchen, um die gleiche Leistung zu erzielen . Natürlich bedeutet die Verbesserung des Prozesses auch, dass die Herstellung zunehmend schwieriger wird.

Warum brauchen auch normale Menschen fortschrittliche Technologie?

Zurück zur obigen Frage: Auch wenn normale Menschen die höhere Leistung des neuesten Flaggschiff-Chips möglicherweise nicht benötigen, ist die Leistung dann übermäßig hoch, wenn das Mobiltelefon nur zum Surfen im Internet, Chatten und Ansehen von Videos benötigt wird? Tatsächlich ist unser Leistungsanspruch größer als wir dachten und vielleicht werden wir in absehbarer Zukunft keinen echten „Leistungsüberschuss“ erleben. Software kann immer neue Funktionen einführen, die Leistungsverbesserungen auffressen und neue Leistungsanforderungen schaffen, und diese Funktionen wirken sich tatsächlich bereits subtil auf unsere Nutzung aus .

1. Analyse der Nutzungsgewohnheiten

Fast alle Mobiltelefone lernen Ihre Anwendungsnutzungsgewohnheiten und empfehlen entsprechende Anwendungen. Beispielsweise können Fitness-Apps während der Trainingszeit empfohlen werden und Transport-Apps können während der Pendelzeit an empfohlenen Orten platziert werden. Einige Mobiltelefone können sogar QR-Codes oder Scanner erkennen, um Zahlungscodes anzuzeigen oder Codes automatisch zu scannen, um den Komfort im Alltag zu erhöhen.

2Album -Klassifizierung

Die Fotoalbum-App jedes Mobiltelefons verfügt über Funktionen zur Bildbearbeitung sowie zur geografischen Standort-, Personen-, Objekt- und sogar Texterkennung in Bildern, Reisemarkierungen für einen bestimmten Zeitraum und Erinnerungen an ausgewählte Momente. Diese Informationen werden durch die lokale Berechnung und Markierung des geografischen Standorts und der Bildinformationen im Foto gewonnen und werden auch durch die Rechenleistung des Chips erreicht.

Noch leistungsstärker: Sie erreichen nicht nur ein hohes Maß an Freiheit bei der Fotobearbeitung im Album, sondern können sogar 4K 60fps HDR-Videos direkt bearbeiten, den Videowinkel anpassen oder durch langes Drücken auf das Bild das Bild schnell ausschneiden und es zwischen Apps einfügen … Auch diese Funktionen erfordern eine leistungsstarke Rechenleistung.

3. Fotos machen

Die Kamerafunktion ist möglicherweise einer der größten Annehmlichkeiten von Mobiltelefonen. Durch die Popularität von Smartphones ist der tägliche Bedarf vieler Menschen an der Aufnahme von Fotos und Videos gedeckt. Auch die „Computerfotografie“ zählt mittlerweile zu den Anwendungen mit dem höchsten Chip-Rechenaufwand. Angesichts der begrenzten Kameragröße von Mobiltelefonen verbessert die rechnergestützte Fotografie den Dynamikumfang von Fotos durch Mehrbildsynthese, reduziert Überbelichtung oder tiefes Schwarz und gewährleistet Belichtung und Detailqualität bei starkem Gegenlicht oder nachts. Der Tele-Superauflösungsalgorithmus des Objektivs ermöglicht einen 100-fachen Zoom und es gibt auch einen Algorithmus zur Simulation von Hintergrundunschärfeeffekten bei Porträts, der mit professionellen SLR- und spiegellosen Kameras vergleichbar ist ... all dies wird durch Echtzeitberechnungen auf dem Chip erreicht.

Auch wenn Sie kein Interesse am Fotografieren haben, kommen Sie um das Scannen des Codes nicht herum. Auch das reibungslose Scannen von Codes und die Erkennung von Informationen erfordern Unterstützung durch die Rechenleistung. Zum Beispiel unscharfe Erkennung und teilweise Vergrößerung von QR-Code-Bereichen, QR-Code-Erkennung aus verschiedenen Winkeln und schnelle Reaktion in dunklen Umgebungen …

4. Sehen Sie sich das Video an

Zurück zum Surfen im Internet und Ansehen von Videos: Unser Bedarf an Videos ist stark gestiegen, ohne dass wir es bemerkt haben. Heute können wir 4K-HDR-Videos ansehen, was einen himmelweiten Unterschied zu vor 10 Jahren darstellt, als alte Fernsehsendungen und Filme in 1080p selten waren. Höhere Auflösung, höhere Bildrate und Rechenleistungsunterstützung für die lokale HDR-Anzeige erfordern ebenfalls die Beteiligung von Chips. Sogar auf einem Bildschirm von der Größe eines Mobiltelefons kann es ein intensiveres Seherlebnis bieten. Ich glaube, dass Sie nach dem Ansehen von 4K-Videos nie wieder in die Ära der verschwommenen Bildqualität zurückkehren möchten.

Sie dachten, Sie müssten nur Videos online anschauen und bräuchten keine besonders hohe Leistung. Allerdings ist die Rechenleistung bei der alltäglichen Verwendung von Mobiltelefonen allgegenwärtig. Selbst wenn Sie also keine hohen Anforderungen an die Funktionalität des Mobiltelefons stellen, kommen Sie um eine Aufrüstung der Rechenleistung und der Chips des Mobiltelefons nicht herum, und auch um eine Aufrüstung der Prozesstechnologie kommen Sie nicht herum .

Die jüngsten Durchbrüche bei der Chipproduktion im Inland geben uns zudem Hoffnung, selbst noch fortschrittlichere Chips entwickeln zu können. Zwar können sie noch nicht mit den leistungsstärksten Chips verglichen werden, aber sie haben bereits eine gute Leistung erzielt. Vielleicht sind fortschrittliche Chips in ein paar Jahren kein Problem mehr.

Planung und Produktion

Autor: Li Bojun, populärwissenschaftlicher Autor

Rezension von Yu Yang, Leiter des Tencent Xuanwu Lab

Herausgeber: Cui Yinghao