Привет!
Вероятно, вы не раз встречали в обзорах или технических характеристиках смартфонов такие понятия, как нанометры (нм), микрометры (мкм) или гигагерцы (ГГц). В своих обзорах я часто использую их, рассказывая то о новой фото-матрице с пикселями 0.8 мкм, то о процессоре, построенном на базе 7-нм техпроцесса.
Но буквально на днях, набирая на клавиатуре уже привычные «нанометровые техпроцессы», поймал себя на мысли, что все эти величины я воспринимаю, как какие-то абстрактные понятия, не имеющие никакого отношения к реальной жизни. Уверен, ровно такими же их считаете и вы.
Вот если бы выпустили автомобиль, разгоняющийся от нуля до сотни за полсекунды или развивающий скорость 1000 км/ч, это вызвало бы восторг или хотя бы удивление у любого человека, даже не интересующегося автомобилями. А все потому, что секунды и километры — это то, что мы хорошо понимаем и с чем сталкиваемся постоянно, в отличие от нано- и микрометров.
Взять, к примеру, смартфон с камерой на 48 Мп. Логика подсказывает, что такая матрица состоит из 48 миллионов маленьких фотодиодов, каким-то образом регистрирующих попадающий на них свет. Затем этот свет становится точками (пикселями), из которых и складывается фотография. Так вот, размер одного пикселя на всех современных матрицах с высоким разрешением составляет 0.8 мкм (микрометров или микрон).
Это много или мало? Как представить себе размер такого пикселя?
Для сравнения можно взять знакомые нам предметы, например, человеческий волос. В среднем его толщина составляет одну десятую долю миллиметра или 100 микрометров. Соответственно, размер пикселя на матрице в 100 раз меньше человеческого волоса в разрезе!
Или возьмем вот это существо:
Это хеликобактер пилори — бактерия, которой, скорее всего, инфицированы 7 из 10 читателей этих строк. Ее длина составляет около 3 мкм, а со жгутиками и того больше. И даже наши эритроциты заметно крупнее пикселей на матрице смартфона.
Но самое удивительное то, что пиксель — это не просто какая-то «точечка», регистрирующая свет. Это целое микроскопическое устройство, состоящее из фотодиода, стенок, цветного фильтра, контактов и даже отдельной микроскопической линзы. И таких микро-устройств на крошечной матрице расположено десятки миллионов.
Помните левшу из одноименного рассказа, который подковал блоху? Так вот, современные инженеры могли бы легко сделать очки с линзами для бактерий, если бы, конечно, у них были проблемы со зрением (или хотя бы зрение).
Ситуация с процессорами еще более сложная и удивительная. К примеру, современные чипы от Apple, Samsung или Qualcomm построены по 7-нанометровому техпроцессу. Как известно, 1 нанометр равен одной миллиардной части метра.
В нанометрах измеряются, например, вирусы. Размер того же коронавируса составляет чуть больше 100 нанометров. А поры в масках с повышенной фильтрацией (N-95), которые выдаются медработникам, в 2-3 раза больше этого размера. Соответственно, пролететь через такую большую дырку — не самая сложная задача даже для столь большого и неповоротливого вируса.
Размеры транзисторов на современном процессоре гораздо меньше всех этих вирусов. Конечно, речь не идет о 7-нанометровых транзисторах, техпроцесс — это не про размеры транзисторов, но, тем не менее, они очень маленькие.
Чтобы лучше осознать масштабы, вот вам такое наглядное сравнение: внутри процессора iPhone 11 Pro, размером 10 на 9 миллиметров, размещается на 1 миллиард больше транзисторов, чем всех людей на земном шаре. А в точке, которая стоит в конце этого предложения, можно было бы разместить более 6 миллионов 22-нанометровых транзисторов. Еще раз посмотрите внимательно на точку (.) и вдумайтесь в цифру 6 миллионов транзисторов.
Вот на таком уровне и работает современная электроника. Это уже мир вирусов и бактерий. Мир, который не всегда возможно разглядеть даже под самым мощным оптическим микроскопом.
В следующий раз, увидев в спецификациях смартфона очередные микро- и нанометры, отнесемся к ним с должным уважением.
Алексей, главный редактор Deep-Review (alexeysalo@gmail.com)
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!
