Dans cet article de blog, nous explorerons pourquoi les AP sont un composant clé de l'électronique et continuent d'évoluer pour augmenter les performances de calcul et l'efficacité énergétique.
AP signifie « processeur d'application » et désigne littéralement le « cerveau » d'un appareil électronique, sur lequel reposent toutes les opérations logiques. C'est un composant clé qui peut avoir un impact considérable sur les performances, la consommation d'énergie, etc. Les AP sont classés et développés séparément des autres composants informatiques courants, tels que les CPU et les GPU, car ils sont présents dans tous les appareils électroniques, petits et grands. En d'autres termes, les AP combinent des capacités de calcul spécialisées et la capacité de contrôler de nombreux périphériques d'interface, tels que les puces de communication, les ports USB, les NPU, etc. Par conséquent, lorsque de nouvelles fonctionnalités sont ajoutées, le développement des AP doit être mené conjointement.
Comme vous pouvez le constater, les points d'accès ne sont pas uniquement développés pour améliorer les performances de calcul. C'est l'un des domaines qui a connu d'énormes progrès au cours de la dernière décennie, avec l'application de diverses nouvelles technologies. Le smartphone en est un parfait exemple. Depuis la sortie de l'iPhone 1 de Steve Jobs en 2007, il a fallu environ 15 ans pour que les smartphones deviennent ce qu'ils sont aujourd'hui. Autrefois, lorsque j'étais à l'école primaire, les téléphones portables étaient rares, et jouer à des jeux haute performance ou utiliser la communication internet LTE était impensable. La technologie des points d'accès est au cœur de la croissance, de la finesse et de la rapidité des téléphones, et elle ne fera que s'améliorer. Nous allons l'expliquer plus en détail ci-dessous.
Les puces AP sont plus petites que la taille d'un ongle et équipent les smartphones de toutes les marques. Si les fonctionnalités d'un AP se diversifient, un AP doit néanmoins posséder quelques composants clés : tout d'abord, un processeur, appelé « microprocesseur ». Autrefois, il s'agissait souvent de transistors, mais aujourd'hui, ils sont produits selon un procédé nanométrique. Les AP modernes sont fabriqués selon un procédé d'environ 10 nanomètres (nm) et peuvent intégrer environ 6 milliards de transistors. Plus l'échelle nanométrique du procédé est petite, plus le nombre de transistors intégrés est important. Après le processeur, le composant le plus important est la mémoire. Dans un AP, un bloc mémoire gère la RAM et la mémoire. Ce problème est résolu en augmentant la capacité, actuellement principalement de la mémoire DDR.
Outre les deux composants principaux décrits ci-dessus, les points d'accès sont également développés pour des fonctionnalités ou des performances spécifiques du produit qui nécessitent d'être mises en avant. Le secteur des smartphones est le dernier à avoir pris l'initiative en matière de points d'accès. Examinons donc quelques-uns des autres composants auxiliaires des points d'accès appliqués aux smartphones.
Les graphiques sont l'élément le plus important lorsqu'un utilisateur profite d'une application ou d'un divertissement, car ils gèrent la sortie à l'écran, et bien qu'ils ne nécessitent pas de très hautes performances, ils nécessitent une grande quantité de calcul. Le processeur principal serait désavantagé en termes de vitesse s'il devait gérer ce calcul, c'est pourquoi on utilise des GPU, qui sont un ensemble de petits cœurs en parallèle. À mesure que la qualité d'image des smartphones s'améliore, de meilleures performances GPU sont nécessaires, et plus le jeu est exigeant, plus les graphismes sont importants. Les GPU sont également plus économes en énergie que les CPU.
La communication est l'aspect le plus important d'un smartphone et définit son identité. Sans communication, un smartphone ne serait rien de plus qu'un simple appareil de divertissement portable. Il existe deux types de communication : filaire et sans fil. Alors que les communications filaires offrent des débits élevés, les smartphones privilégient les communications sans fil. Ces communications incluent les appels téléphoniques, les SMS, la LTE, le Wi-Fi, le Bluetooth, l'USB-C, le NFC, etc. Contrairement aux appels téléphoniques et aux SMS, la communication Internet nécessite un haut niveau de technologie pour envoyer et recevoir d'énormes quantités de données. Les technologies de communication Internet que nous connaissons sont la 4G et la 5G LTE, qui nécessitent des modems spécifiques. Récemment, les points d'accès sont équipés de modems 5G pour prendre en charge la technologie 5G. Outre la communication Internet sans fil, les points d'accès sont également équipés de technologies connexes pour prendre en charge des terminaux spécifiques tels que les ports USB, HDMI et USB-C.
Le dernier élément, mais non le moindre, est le circuit de gestion de l'alimentation. Ce circuit, essentiel pour augmenter l'efficacité énergétique de l'AP, joue un rôle important dans la stabilité de l'électronique. Il régule le fonctionnement du processeur pour gérer l'alimentation, comme le mode basse consommation et le mode haute performance.
En plus du CPU, les smartphones disposent de processeurs dotés de diverses fonctions de calcul, comme des gyroscopes, des capteurs de température, des capteurs de champ magnétique et d'autres microcapteurs. Des NPU qui effectuent des calculs d'intelligence artificielle sont également produites en masse dans divers processeurs.
Pour développer ces AP avec de meilleures performances, de nouvelles technologies sont appliquées. Avant d'expliquer les dernières technologies, expliquons le processus de base de fabrication des semi-conducteurs. Tous les AP sont fabriqués à l'aide du processus des semi-conducteurs. Le processus de conception et de dessin de circuits sur des plaquettes de silicium utilisant une énergie élevée est répété pour produire des AP, qui sont ensuite utilisés comme composants dans des appareils électroniques. Les AP modernes ne sont pas fabriqués avec de gros transistors ou des fils comme ils l'étaient dans les années 1900, le processus est donc relativement simple, mais il nécessite beaucoup de précision et d'exactitude.
Il existe deux façons d'améliorer les performances des AP. Pour améliorer les performances matérielles, l'objectif est d'être aussi précis que possible et d'intégrer un maximum de circuits dans un espace donné. La méthode privilégiée consiste à réduire l'épaisseur, une méthode récemment commercialisée avec des procédés de 7 nm. Cependant, plus l'espacement du procédé diminue, plus il devient instable en mécanique quantique. Par exemple, lorsqu'un courant traverse deux fils, si ces derniers sont suffisamment rapprochés, des électrons peuvent les traverser et produire des valeurs de courant inattendues. Par conséquent, la réduction de l'espacement du procédé a ses limites, et des techniques permettant de tréfiler des fils plus stables et plus précis ont été développées ces dernières années.
Jusqu'à présent, les circuits étaient dessinés à l'aide de la lumière au fluorure d'argon. Comme des longueurs d'onde plus courtes sont nécessaires pour le processus de 7 nm, l'indice de réfraction du fluide a été utilisé pour réduire la longueur d'onde. Cependant, cela crée des difficultés pour dessiner le circuit proprement. Pour résoudre ce problème, une technologie utilisant la lumière ultraviolette est en cours de développement. La lumière ultraviolette a une longueur d'onde plus courte et peut être utilisée pour dessiner des circuits sans avoir besoin de fluides, ce qui permet d'obtenir des circuits plus propres.
Les dernières avancées logicielles incluent des techniques visant à accroître l'efficacité énergétique. Aujourd'hui, l'efficacité énergétique prime sur les performances des processeurs AP, et lors du choix d'un smartphone, nous avons tendance à privilégier l'autonomie de la batterie aux performances. Pour optimiser l'efficacité énergétique, nous réduisons les opérations inutiles et gérons de manière fluide le fonctionnement des cœurs afin d'optimiser les performances et la consommation. Cela se fait en partitionnant le processeur en deux structures : les gros cœurs effectuent des opérations performantes, mais avec une dissipation d'énergie élevée, tandis que les petits cœurs effectuent des opérations peu performantes, mais avec une faible dissipation d'énergie. Ces dernières années, cette structure a été subdivisée en gros cœurs, moyens cœurs et petits cœurs afin d'optimiser la gestion de l'énergie.
La technologie AP n'est pas nouvelle ; elle a déjà été appliquée aux systèmes embarqués et fait partie intégrante des appareils électroniques courants. Cependant, le développement de l'industrie des smartphones au cours de la dernière décennie a considérablement accéléré les investissements et le développement de cette technologie. Dix ans peuvent paraître longs, mais d'un point de vue industriel, c'est très court. Côté matériel, nous avons pu affiner le processus et utiliser la lumière ultraviolette extrême pour un travail plus précis, tandis que côté logiciel, nous travaillons toujours à minimiser les pertes de puissance. De nombreuses améliorations restent à apporter, et de nouvelles technologies et méthodes continueront de tenter de résoudre les problèmes. À mesure que l'électronique prend de plus en plus d'importance dans nos vies, son rôle devient de plus en plus important. La technologie AP continuera d'évoluer, et avec chaque nouvel appareil électronique, elle évoluera avec elle. Il est donc essentiel de bien connaître l'AP, et comprendre les nouvelles technologies qui lui ont été appliquées ces dernières années est essentiel pour prédire l'avenir du secteur.
