Vroeger was een nieuwe processor al verouderd voordat je de tijd had hem in je computer te installeren. Elk jaar kwam er een nieuw model uit dat soms wel twee keer zo snel was als zijn voorganger. Maar na de lancering van de Intel Haswell-processors in 2013 hield die snelle vooruitgang plotseling op. Wat was er aan de hand en waarom lijkt die ontwikkeling toch weer op gang te komen?

Om te begrijpen wat de vooruitgang van chips bepaalt, moeten we eerst terug naar de basis. Een processor, het brein van een computer, is opgebouwd uit miljoenen of zelfs miljarden kleine schakelaars die we transistors noemen. Deze transistors schakelen een signaal op slimme wijze om tussen een hoge en lage spanning (1 of 0), waardoor de processor in staat is om berekeningen uit te voeren. De snelheid van een processor wordt grotendeels bepaald door twee factoren: het aantal transistors en de snelheid waarmee ze kunnen schakelen. Meer transistors betekent immers dat een processor meer tegelijkertijd kan doen en een hogere schakelsnelheid, beter bekend als klokfrequentie, betekent dat een processor zijn taken sneller kan uitvoeren.

Opvallend genoeg is er één eigenschap van deze transistors die zowel het aantal als de snelheid bepaalt: het formaat. Een kleinere transistor betekent uiteraard dat er meer op een chip passen, maar daarnaast is een kleinere transistor ook makkelijker om te schakelen. Het resultaat is iets wat wij tegenwoordig Moore’s Law noemen. In de jaren zestig voorspelde Gordon Moore, destijds baas van Intel, dat het aantal transistors op een chip exponentieel zou groeien met ongeveer een factor twee per twee jaar. Een minder bekende, maar eigenlijk belangrijkere voorspelling kwam van zijn collega David House. Rekening houdend met de groeiende klokfrequentie verwachtte hij dat de prestaties van de chips elke achttien maanden zouden verdubbelen.

Einde aan de groei?

Beide voorspellingen bleken grotendeels te kloppen. Transistors werden elke generatie kleiner, de klokfrequentie ging omhoog en de processors werden in hoog tempo sneller. Tenminste, dat was zo tot de verschillende partijen rond 2013 tegen een muur aan liepen. De grens leek bereikt. Verschillende fabrikanten, zoals TSMC, Intel en Samsung, hadden buitengewoon veel moeite om een betrouwbare methode te vinden om transistors nog kleiner te maken. Terwijl optimalisaties van het fabricageproces ervoor zorgden dat de klokfrequentie toch langzaam toenam en het aantal transistors omhoog kon, lukte dit niet meer met het tempo van tien jaar eerder. In laboratoria werd veelvuldig onderzoek gedaan naar kleinere transistors en wetenschappers vonden manieren om nog kleiner te gaan, maar tot voor kort was er nog geen oplossing die betrouwbaar genoeg was om op grote schaal in te zetten.

©PXimport

Snelcursus processor maken

Klein, kleiner, kleinst

De belichting bepaalt grotendeels het formaat van de transistor. Deze maat begon in de jaren zeventig bij ongeveer 10 micrometer (1 µm = 0,001 mm). Dat is al ontzettend klein (een menselijk haar is ongeveer 80 µm dik), maar dat formaat werd snel nog kleiner. In het begin van de jaren negentig was een transistor al minder dan 1 µm groot en tegenwoordig zijn enkele nanometers al niet bijzonder meer (1 nm = 0,001 µm = 0,000001 mm). Om makkelijk onderscheid te kunnen maken tussen de verschillende generaties, worden de verschillende maten van de transistors gebruikt als naam. De huidige processors worden bijvoorbeeld gemaakt met een 7nm- of 10nm-technologie. Dit wordt ook wel een node genoemd.

De verkleining van de transistors ging tot enkele jaren geleden soepel. In 2012 moest de structuur van de transistor worden aangepast om grote lekstromen te voorkomen bij transistors kleiner dan 30nm. Dat leek in eerste instantie geen problemen op te leveren voor de verdere verkleining. De nieuwe zogenaamde FinFET-transistors vereisen een paar extra fabricage-stappen, maar dat was een kleine moeite voor de extra mogelijkheden die het opleverde. De overstap naar FinFET betekende echter wel dat de naamgeving niet langer overeenkomt met de formaat van de transistor. Om marketingredenen blijven de verschillende fabrikanten echter toch steeds kleinere maten gebruiken als naam voor hun nieuwe processors, ook als de maat van de transistor niet daadwerkelijk significant kleiner is geworden. Dat leidde er ook toe dat de verschillende nodes onderling niet langer te vergelijken zijn. Zo zijn de ‘14nm’-transistors van Intel kleiner dan de ‘14nm’-transistors van Samsung.

Eenmaal aangekomen bij 14 nm deed zich echter een probleem voor. Bij de belichting van het lichtgevoelige polymeer wordt uv-licht gebruikt, maar de transistors zijn zo klein geworden dat de golven van het licht groter zijn dan de aan te brengen structuren. Meerdere belichtingsstappen waren een tijdelijke oplossing om toch nog kleinere transistors te maken, maar rond 2014 was de rek er helemaal uit. In de jaren die volgden, werden de bestaande nodes verbeterd, maar echt kleiner werden de transistors niet. Intel voegde bij elke verbetering een plusje toe aan de naam van de node, waardoor er nu processors gemaakt worden met een 14 nm+++-technologie.

©PXimport

EUV van ASML

Er waren verschillende oplossingen, maar de ene bleek in de praktijk nog onbetrouwbaarder dan de ander. Alleen het Nederlandse bedrijf ASML boekte echte vooruitgang. In plaats van ultraviolet licht met een golflengte van 193 nm, probeerde ASML de grote stap te maken naar extreem ultraviolet (EUV) licht met een golflengte van slechts 13,5 nm. Daarmee zouden in één klap alle schalingsproblemen zijn opgelost, maar het genereren en sturen van licht met zo’n kleine golflengte bleek een grotere uitdaging dan verwacht. Aanvankelijk hadden de eerste EUV-machines al in 2016 op de markt moeten komen, maar ondanks positieve berichten liet de technologie nog enkele jaren op zich wachten.

De opwekking van het licht in deze machines gebeurt anders dan alle andere lampen die we voorheen kenden. Een microscopisch klein druppeltje gesmolten tin wordt door een zeer krachtige laser eerst vervormd tot een schijfje en vervolgens verhit tot plasma ontstaat. Dit plasma straalt het EUV-licht uit, dat wordt gebruikt voor het belichten van de wafers. De uitdagingen van EUV houden daar echter niet op, want EUV wordt door werkelijk alles geabsorbeerd, zelfs door lucht. Een groot deel van de machine moet daarom functioneren in een hoog vacuüm; ook weer een uitdaging. Allemaal redenen waardoor de machines van ASML uiteindelijk pas in 2019 gereed waren voor de grootschalige productie van chips.

©PXimport

AMD naar 7 nm

Vandaag de dag is TSMC, een chipproducent die onder meer de processors van AMD maakt, een grote afnemer van de EUV-machines van ASML. Zonder de beperkingen van de traditionele belichtingstechnieken is het voor het eerst in jaren weer mogelijk om de transistors te verkleinen. Het resultaat zien we direct bij de processors van AMD, want sinds vorig jaar maken die gebruik van TSMC’s 7nm-technologie. Na jaren ondergesneeuwd te zijn geweest door Intel, staat AMD nu opeens aan de top als het gaat om de prestaties van de processors. AMD kan meer kernen kwijt op één chip en is ook op het gebied van stroomverbruik aan het winnen. Alleen de klokfrequentie kan nog niet tippen aan de ver geoptimaliseerde 14nm-node van Intel.

Intel is nu druk bezig met 10 nm, maar verwacht dat deze minder productief wordt dan de vorige 14nm-node. Dat komt doordat Intels 10nm-technologie nog altijd van de ‘oude’ belichtingstechnologie gebruikt, waardoor de productie van elke chip erg veel tijd en dus geld kost. Het bedrijf hoopt daarom zo snel mogelijk de overstap naar 7 nm te kunnen maken, mogelijk in 2021. Dat betekent overigens niet dat het bedrijf dan nog steeds ruim een jaar achterloopt op AMD, want de 7nm-transistors van Intel worden duidelijk kleiner dan de 7nm-transistors in de huidige AMD-processors.

©PXimport

Toekomstmuziek

Kijken we nog verder in de toekomst, dan zien we dat ASML in 2029 verwacht machines te hebben die transistors maken met een 1,4nm-technologie. Als die naamgeving in de buurt zit van de daadwerkelijke afmetingen, dan betekent het dat het bedrijf over negen jaar in staat is om structuren te maken van slechts 12 (!) atomen breed. Dat zal vast veel nieuwe complicaties met zich meebrengen waar nu nog geen directe oplossingen voor zijn. Op een dergelijk kleine afstand kan één verkeerd geplaatste atoom al vernietigend zijn voor een transistor. Misschien dat wetenschappers tegen die tijd een oplossing vinden, maar tot die tijd leggen veel bedrijven voor de beschikbaarheid van veel processorkracht de focus op andere oplossingen, zoals cloud computing.

Dit concept wordt door wetenschappers al een lange tijd gebruikt in de vorm van supercomputers of centrale rekenservers op universiteiten, maar voor consumenten is het nog relatief nieuw. Een veld waar het snel in populariteit toeneemt, is gaming. Een game-pc kost immers veel geld, terwijl de werkelijke rekenkracht vaak slechts enkele uren per week wordt benut. Door de opkomst van snelle internetverbindingen merken de meeste gamers tegenwoordig voornamelijk een verschil in hun portemonnee: in plaats van 1500 euro uit te geven aan een computer die na drie jaar weer vernieuwd moet worden, heeft een gamer nu genoeg aan een abonnement van tientje per maand.

©PXimport

Cloud computing

©PXimport

Je hebt weer de keuze

Cloud computing is wellicht een mooie oplossing voor de toekomst. Maar nu kun je voor veel taken nog niet zonder krachtige processor. Tot een paar jaar geleden was de keuze voor een nieuwe processor vrij simpel te maken. Door de hogere klokfrequenties en betere efficiëntie was een Intel-processor de enige juiste optie en koos je het model op basis van je budget. Dat veranderde al enigszins toen AMD met de Ryzen-processors kwam. Maar door het gebruik van de 7nm-technologie van TSMC heeft AMD met de Zen 2-architectuur grote vooruitgang geboekt op het gebied van prestaties en efficiëntie en is het weer echt een concurrent voor Intel. In die Zen 2-architectuur werden de klokfrequentie en het aantal instructies per klok sterk verbeterd. Die twee eigenschappen zijn voor games en single-threaded applicaties van groot belang, waardoor de AMD-processors voor het eerst in een lange tijd voor vrijwel iedereen interessant zijn. Begin april kwam AMD met de Ryzen 4000-serie voor laptops, waar de kracht van de 7nm-technologie extra duidelijk was. De kleinere transistors zorgen voor een zeer krachtige en toch energiezuinige processor, waardoor een laptop langer kan blijven werken op de accu.

Is Intel nu dan helemaal afgeschreven? Nee, er zijn nog altijd categorieën waar de marktleider interessant is. Zo bieden de topmodellen voor consumenten, de Intel Core i9-9900K en i9-9900KS, nog net de beste prestaties in games vergeleken met de tegenhangers van AMD. Het verschil is echter zeer klein en het prijsverschil erg groot. Daar komt nog eens bij dat de AMD-processors op vrijwel elk ander vlak beter presteren. In het goedkopere segment moet AMD het ook net afleggen tegen Intel. Zo is de Intel Core i5-9400F een net iets betere keus dan de AMD Ryzen 5 3600. De verschillen zijn echter klein, waardoor de schommelende marktprijzen uiteindelijk bepalend zullen zijn.

©PXimport

Conclusie

Het lijkt er op dat we na jaren stilstand in processorland onder andere door verbeterde fabricagetechnologie eindelijk weer echte vooruitgang en concurrentie zien. AMD neemt op het moment duidelijk het voortouw. Maar heb je de tijd om nog even te wachten met het aanschaffen van een nieuwe processor, dan kan dat zeer verstandig zijn. De concurrentiestrijd tussen AMD en Intel is door de komst van Ryzen 3000 al losgebarsten, maar de verwachting is dat het nog harder zal gaan zodra Intel de eerste processors produceert met behulp van EUV. Wanneer die precies gaan komen, is op het moment nog niet duidelijk. Intels laatste tijdlijn laat zien dat we die lancering in de eerste helft van 2021 kunnen verwachten.

Wie afgelopen seizoen de wedstrijden van Nederlandse teams in het Europees voetbal wilde kijken, moest dat doen via Ziggo – op de publieke netten zijn deze wedstrijden namelijk niet meer te zien. Je hoefde daarvoor geen  klant bij de provider te zijn, maar je moest je wél registeren. Na ingrijpen van het Commissariaat voor de Media vervalt deze registratie nu.

Wie afgelopen seizoen de wedstrijden van Nederlandse teams in het Europees voetbal wilde kijken, moest dat doen via Ziggo – op de publieke netten zijn deze wedstrijden namelijk niet meer te zien. Je hoefde daarvoor geen  klant bij de provider te zijn, maar je moest je wél registeren. Na ingrijpen van het Commissariaat voor de Media vervalt deze registratie nu.

De UEFA-competities vallen deels onder de evenementenlijst, wat betekent dat deze wedstrijden voor minimaal 75% van de Nederlandse huishoudens gratis en zonder drempels toegankelijk moeten zijn. Het Commissariaat voor de Media beschouwt verplichte registratie, waarbij persoonsgegevens als naam, e-mailadres postcode, huisnummer en mobiele telefoonnummer gedeeld moeten worden, als een te hoge drempel. Hierover ontving het meldingen van kijkers die het aanmaken van een account als een obstakel ervaarden. Ook belangenorganisaties spraken hun zorgen uit, met name over de toegankelijkheid voor digitaal minder vaardige mensen, zoals ouderen. Na onderzoek heeft het Commissariaat laten weten dat de verplichte registratie niet voldeed aan de regels uit de Mediawet.

Dat betekent dus dat je vanaf 21 januari, wanneer het UEFA-voetbalseizoen wordt hervat, wedstrijden van Nederlandse clubs kunt streamen via Ziggo Go zonder eerst een account aan te maken. De wedstrijden zijn nu direct toegankelijk via de app op je smart-tv, laptop, tablet en smartphone. Registreren blijft wel mogelijk voor wie wedstrijden buiten Nederland wil streamen.

Voetbalfans die via Ziggo Sport Free de wedstrijden van Nederlandse clubs streamen, kunnen nu ook genieten van meer voetbalcontent. Het populaire Ziggo Sport Highlights-programma, waarin alle wedstrijden van een avond worden samengevat, is voortaan ook via streaming beschikbaar.

Het UEFA-voetbalseizoen gaat op 21 januari verder met onder andere de Champions League-wedstrijd Rode Ster Belgrado-PSV (21.00 uur). Op 22 januari speelt Feyenoord thuis tegenBayern München (21.00 uur). Beide wedstrijden zijn live te zien via Ziggo Sport Free, Ziggo Sport (kanaal 14) en Ziggo Sport Totaal.

Lees ook: Je Android-tablet of smartphone koppelen aan je tv

Lang werden compressors vooral gebruikt in garages, de industrie en de bouw. Moderne compressors zijn echter zo compact en goedkoop geworden, waardoor ze prima inzetbaar zijn voor doe-het-zelvers en hobbyisten. Ben je een volbloed klusser, dan kom je al snel op een punt dat je tijdens het werk echt geniet van een compressor.

Perslucht

Een compressor is een apparaat dat perslucht produceert. Met die lucht onder druk kun je verschillende werkzaamheden uitvoeren, zoals banden oppompen, oppervlakken en objecten schoonblazen, voorwerpen zandstralen, verf spuiten, en spijkers en brads schieten. Brads zijn ultrafijne spijkertjes – een soort naaldspijkers – die je onder druk in het hout schiet en die je nauwelijks ziet zitten.

Als je dus een fietsband wilt opblazen en daarna de bekleding van een stoel wilt vastnieten, dan verwissel je gewoon het pneumatische gereedschap dat aangesloten is op dezelfde compressor. Dat verwisselen gaat trouwens ontzettend snel dankzij een speciale snelkoppeling. Een belangrijk voordeel van het werken met perslucht is dat al die gereedschappen licht van gewicht zijn terwijl ze toch een enorme kracht hebben.

©Adisorn

Drukvat

Een compressor zuigt lucht aan uit de omgeving, perst die samen en stuwt de samengeperste lucht via een luchtslang naar het aangesloten luchtgereedschap. De ketel of het drukvat van een compressor doet dienst als opslagplaats van lucht die zo goed als mogelijk op een constante druk wordt gehouden. Wanneer de druk door het gebruik daalt, zal de compressor aanslaan en nieuwe lucht aanzuigen en samenpersen. Hoe meer lucht er beschikbaar is, hoe langer het gereedschap kan worden gebruikt, maar ook hoe meer ruimte er nodig is om de lucht op te slaan. Een nadeel van een groot drukvat is dat het langer duurt voordat de luchtdruk opnieuw op bedrijfsniveau is. 

Oliegesmeerd of olievrij

Er zijn verschillende soorten compressors. Er zijn lichte draagbare en minicompressors, maar als doe-het-zelver koop je beter een stevig model dat voldoende druk kan produceren. Op die manier kom je later niet tot de vaststelling dat het toestel niet krachtig genoeg is voor het gereedschap dat je op het oog hebt.

Ruwweg verdeelt men compressors in oliegesmeerde en olievrije typen. Een oliegesmeerde uitvoering is over het algemeen stiller, maar vergt wel iets meer onderhoud. De oliegesmeerde compressor is goedkoper dan zijn olievrije tegenhanger, maar je moet er wel op letten dat je regelmatig het oliepeil checkt en de olie ververst. Een nadeel is dat je oliegesmeerde toestellen beter niet kunt inzetten als het kouder is dan 5°C. De olie kan door de kou verdikken, en dat is kwalijk voor een goede werking van het apparaat. 

©Natallia

Waar op letten?

Je hoeft niet per se naar een speciaalzaak te stappen om een compressor aan te schaffen. In elke doe-het-zelfzaak zie je verschillende modellen. Toch zijn er een paar zaken waar je op moet letten. Allereerst is er het aanzuigvermogen, dat aangeeft hoe snel het drukvat zich vult en hoe vlug de benodigde luchtdruk op peil is.

Heel belangrijk is het aantal bar. Dat is de kracht waarmee de lucht naar buiten wordt geblazen. Bij al het luchtgereedschap dat in de schappen ligt, lees je hoeveel bar het nodig heeft. Als je een spijkerpistool koopt dat 8 bar nodig heeft, moet de compressor deze druk dus wel kunnen produceren. De grootte van de tank bepaalt hoelang je de beschikking hebt over een constante druk. Hoe groter de tank, hoe langer je van dezelfde druk kunt genieten. Dat is vooral belangrijk voor wie verf gelijkmatig wil spuiten.

©navintar

Prijzen

Als je een compressor aanschaft, zitten daar meestal een paar tools bij waarmee je typische basisklussen met perslucht kunt uitvoeren. Anders moet je die hulpmiddelen afzonderlijk kopen. Een compressor voor de doe-het-zelver kost om en nabij de 150 euro. Een bandenpomp met spanningsmeter heb je voor 23 euro, een brad-tacker kost 90 euro, een blaaspistool 9 euro en een zandstraalpistool 35 euro.

Onderhoud

Zo'n compressor heeft nauwelijks onderhoud nodig. Het belangrijkste aandachtspunt is dat je het restvocht dat zich in de buffertank ophoopt af en toe laat weglopen via een aftapkraantje. Dat vocht komt vrij doordat de warme lucht in het apparaat afkoelt en er dus condens ontstaat. Door de hogere druk zal de temperatuur in de tank immers toenemen. Controleer zoals eerder gezegd ook het oliepeil bij oliegesmeerde uitvoeringen.