De machtigste millimeters ter wereld

Er is wereldwijd een enorm tekort aan chips door de coronapandemie. Hoe lang gaat dat nog duren en wat zijn de gevolgen? Leggen we je uit.

Voor het maken van deze video hebben wij gesproken met Bram Nauta, hoogleraar elektrotechniek Universiteit Twente.

Muziek: Saint Jean - Rujay - Benny Alexander



---------------------------------------------------------------



___________________________________________________

De NOS is de grootste nieuwsorganisatie van Nederland. Bij NOS op 3 vind je elke zaterdag nieuws dat je niet mag hebben gemist. Wij gaan voor jou op onderzoek uit naar nieuws uit jouw wereld. Ook vind je hier uitleg bij het nieuws.

#chips #tekort

[nosop]

Bedankt voor al jullie comments over nanometers! We vinden ‘t heel tof om te zien dat jullie massaal jullie kennis delen in de comments en gedetailleerd uitleg geven :)

We proberen met onze explainers een (complex) onderwerp begrijpelijk uit te leggen, zodat je het nieuws beter kunt begrijpen. Dat doen we in ‘gewone mensentaal’, zodat mensen met weinig kennis over een bepaald onderwerp het beter snappen. In deze video behandelen we het begrip ‘nanometer’. We hebben ervoor gekozen om dat versimpeld te doen, maar achteraf had die uitleg misschien uitgebreider en correcter moeten zijn. Daarom hier een uitgebreidere uitleg:

Het is inderdaad niet zo dat je met lagere nanometers de rekenkracht van de chips aanduidt. Wel zegt het iets over het maximaal mogelijk aantal onderdelen (transistors) per oppervlakte in zo’n chip. Hoe lager de nanometers, des te kleiner de afstand tussen transistors kan zijn op de chip. Daardoor kan een chip met een lage nanometer (nm) meer transistors per oppervlakte bevatten. En dat maakt een chip met een lagere nm in potentie krachtiger. Maar dat is dus niet per definitie zo. Je kan er namelijk ook voor kiezen een chip te ontwerpen met zelfs minder rekenkracht, maar dan juist weer heel zuinig met energie.

En nu we toch bezig zijn: jullie vroegen je ook af of waarom we een Intel-logo laten zien, als we het hebben over 7 nm. Intel produceert wel degelijk 7nm-chips, alleen heeft het bedrijf problemen om die op de markt te brengen. De verwachting is dat die in 2023 verschijnen.

[Koen]

Ik dacht bij de titel dat het over Rob ging

[yourick]

Correctie bij 1:15, en extra informatie.

De prestaties van chips ligt niet aan direct aan de hoeveelheid nanometer. Dat ligt eerder aan het ontwerp van de chip. Zo kan een 20nm chip (theoretisch slechter dan 10nm) sneller zijn dan een 10nm chip.

Bij kleinere procedés (zoals het wordt genoemd in chipjargon) heeft wel voordelen tegenover een groter procedé mits de chip op ongeveer hetzelfde ontwerp zit. Een 10nm chip bijvoorbeeld kan hogere kloksnelheden (hoe hoger je kloksnelheid hoe sneller bij vergelijkbare ontwerpen) ondersteunen of minder stroom verbruiken, sommige chips doen allebei: Iets hogere kloksnelheid en iets lagere stroomverbruik, vaak bij mobiele apparaten.

Een ander voorbeeld met de 10nm en 20nm chips: 10nm chip bijvoorbeeld kan dezelfde kloksnelheid hebben als de 20nm chip maar het stroomverbruik ligt op de helft. Maar het kan ook zijn dat die 10nm chip veel hogere kloksnelheden heeft en hetzelfde stroom verbruik heeft.

Ook kan je de "nanometers" van verschillende bedrijven meestal niet vergelijken. 5nm van TSMC is bijvoorbeeld vrijwel net zo klein als het 7nm van Intel. Sommige zijn ook doorontwikkelingen, 12nm van TSMC is bijvoorbeeld een doorontwikkeling van hun 16nm met kleine verbeteringen.

Ook de grootte van de chip heeft invloed. Een erg grote chip heeft erg veel prestatievoordelen maar verbruikt ook meer in totaal, en de kans dat het defect gemaakt wordt in de fabrieken is erg hoog. Aan het einde van het maken van de chips zijn er 3 verschillende mogelijk heden: De chip werkt 100%, de chip werkt maar deels of werkt totaal niet. Vaak worden de deels-defecte chips nog gebruikt, al is deze wel een deel van zijn prestaties kwijt. Het hele proces heet "binning". Videokaarten en processors zijn een bekend voorbeeld: De ene kaart is wat lager gepositioneerd in het segment van de producten terwijl deze dezelfde chip gebruikt, deels defect meestal. De grootste voordelen van binning zijn lagere kosten en minder weggegooide chips.

Als laatste is IPC, instructies per klok is dat. Moeilijke term maar het betekent veel in de allerkleinste en snelste chips ter wereld. Een hoge IPC waarde laat een chip meer berekeningen doen in een seconde dan een chip met een lage IPC waarde. Het is erg handig al de kloksnelheden niet hoog kunnen zijn. Als kloksnelheid 2 keer omhoog gaat gaat ook het verbruik omhoog, alleen deze keer is het 4 keer. Een hoge IPC is dus erg belangrijk als je de prestaties hoog wil hebben maar je warmteproductie laag. IPC is daarom ook zeer belangrijk voor de prestaties van Apple. Hoog IPC is mogelijk door twee factoren: Goed ontwerp & een erg kleine procedé, zoals nu met Apple die gebruik maakt van 5nm van TSMC.

Bron: Hardware sites zoals Tweakers, gebruikers van die hardware sites, presentaties van de chipfabrikanten, websites van de chipfabrikanten, etc. En natuurlijk ik, een hardware (chips) & software enthousiasteling. Kritiek & suggesties zijn altijd toegestaan ;)

[daanbroekhuis]

Ik ben echt blij dat julie bestaan. Jullie moeten echt weten dat julie misschien wel een van het belangrijkste werk doen.

[debozebever]

Sophie doet dit geweldig. Prettige presentatie en stem! Mark my words. Die zit over een paar jaar ons te informeren om 20.00 op NPO1.

[timo]

Leuk feitje: ASML en TSMC zijn beide opgricht door Philips. Beide bedrijven zijn nu vele malen meer waard dan Philips zelf.

Misschien moeten we even bij Philips aankloppen of die met ons probleem kan helpen.

[rjfaber]

Over het algemeen een geweldige video, maar bij "de rekenkracht wordt uitgedrukt in nanometers" begon ik toch een beetje in elkaar te krimpen...

Ik snap jullie logica wel, maar dat had wat beter verwoord kunnen worden.

Even voor de mensen die het niet weten: Hoe kleiner je elke transistor in een chip kunt maken, hoe energie-efficiënter de chip kan zijn, en hoe meer rekenkracht je dus kunt halen uit dezelfde hoeveelheid vermogen. Voor smartphones en andere toepassingen waar de koeling van de chips zo beperkt is dat vermogen een limiterende factor is, is het dus zo dat je met een 7nm-chip meer rekenkracht uit de chip kunt halen dan met een 14nm-chip zonder dat de boel te heet wordt, maar in situaties waar koeling of energiegebruik niet meteen een probleem is (zoals in de CPU of GPU van je computer) is het een stuk makkelijker om extra rekenkracht te halen uit een grotere chip met meer transistors dan een zelfde formaat chip met kleinere transistors.

[LastPersephone]

Wat een fijne uitleg en presentatie!
💯

[h-it]

Is dit het enige wat je doet met je stem sophie, je stem is zo ontzettend fijn om naar te luisteren. Top

[realXfocus]

nu snap ik ook gelijk waarom de verkrijgbaarheid van electronische componenten zo bagger zijn! lekker bezig NOS, vergeet niet de editors een kop koffie of thee te geven

[cereal]

Een aantal zaken:
- nanometer is niet rekenkracht.
- TSMC produceert geen 3 nanometer. Volgens de planning zou dit volgend jaar pas zijn. Heel misschien nog eind dit jaar.
- TSMC investeert in fabs. Voor de productie van 3/2 nm zijn ze afhankelijk van ASML. Alleen zij maken EUV machines.
- Intel (Amerika) loopt geen generaties achter; ze lopen één generatie achter. Wel produceren zij enkel voor zichzelf. Over Intel's 10nm en TSMCs 7nm valt het een en ander over te zeggen.
- Tech van de toekomst is niet zelfrijdende auto's of AI: dit is er namelijk al en is niet gebonden aan een 2nm chip. Natuurlijk zal deze tech voordeel halen uit betere chips.
- De verkoop van de nieuwe generatie consoles is niet sterk toegenomen t.o.v. de launch van de PS4 en Xbox One (PS5 en PS4 launch liggen ongeveer gelijk). Wel is de vraag naar PS5s hoger dan de PS4 in het eerste jaar toen deze uitkwam. De Switch was vorig jaar de best verkopende console.
- Tekorten zijn niet alleen uit te leggen door Corona. Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van autonomous driving, blockchain (cryptomining), IoT etc. hebben ook een belangrijk aandeel.

[fodiographer]

Ik vind dit hele fijne video's. Erg informatief maar ze verpakken het zo dat iedereen het kan snappen! Ga zo door :)

[bartus]

Dit bevat meerdere slordigheden, maar de meest tenenkrommende uitspraak is "rekenkracht wordt uitgedrukt in nanometers". Dat geeft een fout beeld.

Tevens is het grote fout om Intel niet in één adem te noemen met TSMC en Samsung. Intel's huidige procedé heeft slechts een kleine achterstand op de concurrentie en het bedrijf speelt een cruciale rol in deze technologie wedloop.

[mediaexplorer]

Wat een lovely lovely voice!! Om bij weg te dromen echt crispy clear. Thanks voor deze volmaakte uitleg!

[goedendag]

Interessante video! Leuk ook dat dit een verzoekje is uit de reacties onder een andere video. Lekker bezig NOS!

[hjge]

De rekenkracht wordt helemaal niet uitgedrukt in nanometer. Die nanometers zeggen iets over het productieproces en de grote van een transistor. Hoe minder nanometers, hoe meer transistors ze op een specifieke oppervlakte kwijt kunnen. Het ontwerp van een chip is verder ook erg belangrijk.
Om min of meer op de rekenkracht uit te komen, moet je dus kijken naar het ontwerp van de chip -- wat overigens een heel ding op zich is -- en het aantal transistors, wat dus weer afhankelijk van de grote van de chip en hoeveel transistors ze kwijt kunnen op die oppervlakte.

[brentk.]

1:10 "de rekenkracht van chips wordt uitgedrukt in nanometers" dat is dus gewoon niet waar.
1:23 daar staat dus een intel logo maar intel zit dus nog niet op 7nm, en dan ga je daarna nog zo in op dat die iphone op 5nm zit...

[DanelRahmani]

De nanometer wordt gebruikt om de transistor grote in uit te drukken, flops is de term voor rekenkracht

[damonawesome]

Rekenkracht wordt niet uitgedrukt in nanometer. Dat heeft met de grootte van de transistors te maken maar dat is niet het enige dat de rekenkracht bepaalt.

[BarbieXL]

Wat is dat rare video effect over het filmpje heen met die rode rand. Lijkt wel een oude 3D video waar je zo'n blauw rode bril voor nodig had. Doet zeer aan m'n ogen :p