Apple、初の3nmチップを発表！こんなに高価な技術にお金をかける必要があるのでしょうか?

最近デジタル界隈が非常に活発になっています。 Huaweiはプロセスの封鎖を突破し、新しいKirin 9000Sチップを導入しました。 Appleはまた、初めて3nmプロセスを採用したA17チップを発売した。 Qualcommの年間主力チップ8Gen3も間もなく発売される予定だ。

携帯電話の性能が上がるにつれて、多くの人がこう尋ねるでしょう。「普段はビデオを見たり、チャットしたり、ニュースを読んだりするだけなのに、こんなに高性能なチップは必要なのか？」ますます高度なチッププロセスが必要なのはなぜでしょうか?本当にこんなに高価な技術にお金を払う必要があるのでしょうか?今日は、皆さんが関心を持っている問題についてお話ししましょう。

チップ製造プロセスとは

チップ製造プロセスについて話すとき、有名な法則である「ムーアの法則」について言及する必要があります。電子製品について少しでも知識があれば、この法律について聞いたことがあるはずです。この法則の具体的な内容は、集積回路に収容できるトランジスタの数は、約 18 ～ 24 か月ごとに 2 倍になるというものです。つまり、チップの性能は18～24か月ごとに2倍になり、価格は以前の半分になります。

画像ソース: https://unsplash.com/ 写真家: Brian Kostiuk

その中で、チッププロセスはトランジスタ数の増加に対応するための重要な要素の 1 つです。よく耳にする7nmや3nm プロセスは、主にチップ トランジスタのゲート幅のサイズを指します。数字が小さいほど、トランジスタの密度が高くなります。たとえば、最新のチップには 150 億個を超えるトランジスタが搭載されている場合があります。

もちろん、現在目にする 5 ナノメートル、4 ナノメートル、または 3 ナノメートルのプロセスの多くは、実際に 5 ナノメートルや 3 ナノメートルの物理的な幅には達していませんが、携帯電話のモデルと同じようにブランド名になっています。ただし、これはプロセスには影響せず、プロセスは引き続き前進しています。

一般的に言えば、より高度なプロセスは、一方ではパフォーマンスの向上をもたらします。携帯電話のチップを例にとると、実際にはCPU、GPU、AIチップ、ISPなど多くの部品で構成されています。3nmプロセスなどのより高度なプロセスでは、より大規模なゲームレンダリング、ビデオ編集、画像処理、AIコンピューティング分析などが可能になり、シナリオを実現するにはより多くのコンピューティングと強力なパフォーマンスが必要になります。

一方、エネルギー効率の向上ももたらされます。つまり、同じパフォーマンスを達成するには、より高度なプロセスの方が理論的には消費電力が少なくなります。もちろん、プロセスが改善されるにつれて、製造がますます困難になることも意味します。

なぜ一般の人々にも高度なテクノロジーが必要なのでしょうか?

上記の質問に戻りますが、一般の人々は最新のフラッグシップ チップのより強力なパフォーマンスを必要としないかもしれませんが、携帯電話の需要がインターネットの閲覧、チャット、ビデオの視聴だけである場合、パフォーマンスは過剰でしょうか?実際、パフォーマンスに対する要求は想像以上に大きく、おそらく近い将来には真の「パフォーマンスの余剰」は見られなくなるでしょう。ソフトウェアは常に新しい機能を導入してパフォーマンスの向上を食いつぶし、新しいパフォーマンス要件を生み出す可能性があり、これらの機能は実際にすでに私たちの使用に微妙に影響を与えています。

1.使用習慣分析

ほぼすべての携帯電話は、アプリケーションの使用習慣を学習し、対応するアプリケーションを推奨します。たとえば、ジムの時間帯にはフィットネス アプリを推奨したり、通勤時間帯には交通アプリを推奨の場所に配置したりできます。一部の携帯電話では、QR コードやスキャナーを感知して支払いコードを表示したり、コードを自動的にスキャンしたりして、日常の利便性を向上させることもできます。

2アルバム分類

各携帯電話のフォトアルバム アプリには、写真編集機能のほか、地理的位置、人物、物体の認識、写真内のテキスト認識、一定期間の旅行の記録、選択した瞬間の思い出などの機能も備わっています。この情報は、写真内の地理的位置と画像情報をローカルで計算してマークすることによって取得され、チップの計算能力によっても実現されます。

さらに強力になると、アルバム内の写真編集の自由度が上がるだけでなく、4K 60fps HDR ビデオを直接編集したり、ビデオの角度を調整したり、写真を長押しして写真をすばやく切り取ったり、アプリ間で貼り付けたりすることもできます...これらの機能も強力なコンピューティング パワーのサポートが必要です。

3.写真を撮る

カメラ機能は、携帯電話がもたらす最大の利便性の一つかもしれません。スマートフォンの普及により、写真やビデオを撮影したいという多くの人々の日常的なニーズが満たされるようになりました。 「コンピュテーショナルフォトグラフィー」も、チップの計算能力を最も消費するアプリケーションの 1 つになっています。携帯電話のカメラのサイズが限られていることを考慮すると、コンピュテーショナル フォトグラフィーは、マルチフレーム合成によって写真のダイナミック レンジを向上させ、露出オーバーや黒つぶれを減らし、強い逆光や夜間でも露出とディテールの品質を確保します。レンズの望遠超解像アルゴリズムは 100 倍ズームを実現し、プロ仕様の一眼レフやミラーレス カメラに匹敵するポートレート背景ぼかしシミュレーション効果アルゴリズムもあります。これらすべてがチップ上のリアルタイム計算によって実現されます。

写真を撮ることに興味がなくても、コードをスキャンせずにはいられません。スムーズなコードスキャンと情報認識には、コンピューティングパワーのサポートも必要です。たとえば、QR コード領域のあいまい認識や部分拡大、さまざまな角度での QR コード認識、暗い環境での高速応答など...

4.ビデオを見る

インターネットサーフィンやビデオ鑑賞の場面に戻ると、ビデオに対する需要は私たちが気づかないうちに大幅に増加しています。今日では 4K HDR ビデオを視聴できますが、これは 1080p の古いテレビ番組や映画が珍しかった 10 年前とは大きな違いです。ローカル HDR ディスプレイの高解像度、高フレーム レート、およびコンピューティング パワーのサポートには、チップの参加も必要です。携帯電話サイズの画面でも、より臨場感あふれる視聴体験を提供できます。 4K 動画を一度見たら、ぼやけた画質の時代に戻りたくなくなると思います。

ほら、オンラインでビデオを視聴するだけで、それほど強力なパフォーマンスは必要ないと考えていたでしょう。しかし、コンピューティング能力は携帯電話の日常的な使用に浸透しているため、携帯電話に対する機能要件が高くない場合でも、携帯電話のコンピューティング能力とチップのアップグレードから逃れることはできず、プロセス技術のアップグレードからも逃れることはできません。

最近の国産チップの進歩により、より高度なチップを独自に開発できるという希望も生まれています。まだ最も強力なチップと比較することはできませんが、すでに優れたパフォーマンスを達成しています。おそらく数年後には、高度なチップはもはや問題ではなくなるでしょう。

企画・制作

著者: 李伯俊、ポピュラーサイエンスクリエイター

レビュー丨テンセント玄武ラボの責任者、Yu Yang氏

編集者：崔英浩