65nm-45nm: prosessitekniikka selitetty

suurin otsikko Core 2 Extreme QX9650: stä on, että se on Intelin ensimmäinen työpöytäprosessori, joka käyttää 45nm: n tuotantoprosessia. Yhtiön edellisen sukupolven työpöytäsuorittimet valmistettiin 65nm-prosessilla. Mutta miksi muutos on niin tärkeä, ja mitä se tarkoittaa prosessoriliiketoiminnalle?

Die kutistuu vielä yhden päivän

CMOS valmistusedut jäljittävät suorittimien historiaa yhtä paljon kuin itse suorittimien mallit. Jokainen kutistua koko mikroskooppisen transistorit, jotka muodostavat CPU, tarkoittaa enemmän voidaan asentaa samaan tilaan, jolla on useita vaikutuksia.

perustasolla ei voisi edes tehdä nykyisiä prosessorimalleja vain muutaman vuoden takaisilla prosessiteknologioilla-ne olisivat mittaamattoman massiivisia. 386: ssa oli vain 275 000 transistoria. Intelin Core 2 Extreme QX9650: llä on noin 800 miljoonaa-lähes 3 000 kertaa enemmän. Käyttämällä 386: n 1µm tuotantoprosessi, QX9650 olisi noin jalka neliö!

tehovaatimukset ovat toinen asia. Pienemmät transistorit kuluttavat vähemmän watteja kiertoon, mikä taas tarkoittaa, että niitä voi käytännössä olla enemmän kuin suuremmalla prosessitekniikalla.

jos teit tarpeeksi transistorit QX9650 386s, ne kuluttavat noin 3000W-vielä koko Core 2 Extreme QX9650 PC, mukaan lukien muut komponentit, vaatii vain hieman yli 200W täydellä kuormalla.

miksi pienempi on parempi

pienempi virrankulutus on toinen kätevä sivuvaikutus. Jos transistorit vetävät vähemmän watteja, ne eivät kuumene. Voit siis käyttää niitä korkeammalla taajuudella polttamatta niitä loppuun-tai ylikuormittamatta emolevyn virtalähdepiiriä, josta ne ammentavat.

muitakin tekijöitä on otettava huomioon, mutta jokainen uusi prosessitekniikka merkitsee lähes aina korkeampaa kattoa kellotaajuuksille.

pienempien transistorien viimeinen, mutta kaukana vähäisimmästä hyödystä tulee, kun pitää suorittimen perusrakenteen samana. Tällöin itse prosessori pienenee-tunnetaan nimellä “die shrink”. Koska valmistusjärjestelmä käyttää standardikokoista puolijohdekiekkoa – tällä hetkellä 300 mm on suurin – jokaiseen mahtuu enemmän.

itse kiekkojen tuotantokustannukset ovat samat, joten jokaisen prosessorin valmistus tulee halvemmaksi. Esimerkiksi 45nm prosessori vie puolet pinta – alasta 65nm yksi sama muotoilu. Joten siirtyminen 45nm puolittaa valmistuskustannukset-vaikka sinun on myös otettava huomioon hinta kehittää uusi prosessi ja rakentaa tehdas pystyy suorittamaan sen. Tämä voi olla todella kallista.

45nm: n etu

joten se näyttäisi pienemmältä on aina parempi puolijohteissa, mikä saa miettimään, miksi tällaiset pienennykset eivät tapahdu nopeammin. On kuitenkin aina vaikeuksia, jotka on voitettava, jotta jokainen pienennys transistorikoko. Näitä ovat loiskapasitanssi, jossa pienoiskoossa mikropiirin osat pitävät varauksensa silloin, kun niiden ei pitäisi, nykyinen vuoto ja latchup.

kaksi jälkimmäistä ovat olleet erityinen ongelma viimeaikaisten prosessivähennysten kanssa, koska pienten johtojen väliset raot ovat niin pieniä, että on yhä vaikeampaa estää virran virtaamista sinne, missä sitä ei ole tarkoitettu.

AMD ja IBM ovat käyttäneet Silicon on Insulator (SOI) – tekniikkaa tämän torjumiseksi ja mahdollistaneet siirtonsa 65nm: n tasolle.

45nm: n haaste

Intelin siirtyessä 65nm: stä 45nm: ään yhtiö kuitenkin käyttää edelleen vanhempaa bulk CMOS-tekniikkaa, mutta lisäämällä High-K-eristeitä ja metalliporttiteknologioita.

perinteisesti piidioksidia on käytetty pienten transistorien dielektrisenä aineena, mutta se on altis vuotamaan nykyisin käytössä olevissa valmistusvaaoissa. Vaihtoehtoiset materiaalit, joilla on korkea dielektrisyysvakio (High-K), estävät tämän.

sen sijaan Metalliset portit vievät johtavaksi tarkoitetut prosessorin osat vastakkaiseen suuntaan. Aiemmin piireihin on käytetty vähemmän johtavaa polysilikonia, koska se helpottaa valmistusta. Metallilla sen sijaan on lähes nolla sähkövastusta.

nämä kaksi teknologiaa ovat mahdollistaneet Intelin nykyisen johtoaseman prosessitekniikassa. Tämä antaa sille kilpailuedun virrankulutuksessa, prosessorin kellotaajuuksissa ja valmistustaloudessa. Kyse ei ole siitä, kuinka hyvin suunnittelet siruarkkitehtuurisi prosessoribisneksessä.