プロセスルール

マイクロプロセッサーの性能向上の歴史は、プロセスルール縮小の歴史でもあった。

ダイサイズには限度があるため、一定の面積に多数の回路を組み込むためには、必然的に回路を細くする必要がある。こうして、プロセスルールはどんどん細くなっていった。

逆にいうと、細線化すればするほど一定の面積内に詰め込めるトランジスター数を増やすことができ、もって複雑な回路を置くことが可能になる。

1978(昭和53)年に登場した初代8086は3.0µmプロセスルールで、トランジスター数は2.9万個だったが、その30年後の2008(平成20)年に登場したCore 2 Duoシリーズは45nmプロセスルールで作られ、トランジスタ数は4億1000万個だった。3µm=3000nmなので、30年の間にプロセスルールは約67分の1に縮小され、トランジスタ数は約1万4000倍に増えていることが分かる。

大まかな細線化の歴史。

半導体製品はなにもCPUばかりでなく、メモリーなどもそうである。したがって、ここはあくまで一例である。

• 10.0µm(10000nm) ‐ 4004/8008
• 6.0µm(6000nm) ‐ 8080
• 3.0µm(3000nm) ‐ 8086/8088
• 1.5µm(1500nm) ‐ 80286
• 1.0µm(1000nm) ‐ i386/i486
• 0.8µm(800nm) ‐ Pentium(P5)
• 0.6µm(600nm) ‐ Pentium(P54C)/Pentium Pro(P6)
• 0.35µm(350nm) ‐ Pentium後期製品/Pentium Ⅱ
• 0.28µm(280nm) ‐ MMX Pentium ODP(P54CTB)
• 0.25µm(250nm) ‐ MMX Pentium(Tillamook)/Pentium Ⅲ(Katmai)
• 0.22µm(220nm) ‐ PowerPC 750
• 0.18µm(180nm) ‐ Pentium Ⅲ(Coppermine)/Pentium 4
• 0.13µm(180nm) ‐ Pentium 4(Northwood)
• 0.15µm(150nm) ‐ Emotion Engine
• 0.13µm(130nm) ‐ PowerPC G5
• 0.11µm(110nm) ‐ RSX
• 0.09µm(90nm) ‐ Pentium 4(Prescott)
• 0.065µm(65nm) ‐ Pentium 4(CedarMill)/Core 2 Duo
• 0.055µm(55nm) ‐ TSMC
• 0.045µm(45nm) ‐ Core 2 Duo/Core 2 Quad/Core i7/5(Bloomfield/Lynnfield)
• 0.040µm(40nm) ‐ ARM Cortex-A9
• 0.032µm(32nm) ‐ Core i7/5/3(Gulftown/Clarkdale)
• 0.030µm(30nm) ‐ ?
• 0.028µm(28nm) ‐ TSMC、Radeon HD 7970、ARM Cortex-A12
• 0.025µm(25nm)
• 0.022µm(22nm)
• 0.014µm(14nm)
• 0.012µm(12nm)
• 0.010µm(10nm)
• 0.007µm(7nm)
• 0.005µm(5nm)

90nmを過ぎたあたりからは、ほぼnmのみが使われるようになりµm表記はなくなった。

必ずしも細線化一直線というわけではなく、各メーカーの都合などに合わせて選択される。

Intelの65nmと45nm世代の狭間にTSMCは55nmで製造したことがあり、またIntelがCPUを22nmで製造する計画を発表した後、メモリー製造メーカーのエルピーダは25nmでの量産開始を発表するなど。このように、世代を半歩前にずらすことはよくあることである。

また、最先端のCPUが45nmだ32nmだ、いずれは22nmだと言う時代に、組み込み向けのMCUはチャンネルリークを抑えるために130nmや90nmで製造されているものが主流だった。