65nmから45nm:プロセス技術の説明

Core2Extreme QX9650に関する最大の見出しは、45nm製造プロセスを使用するIntelの最初のデスクトッププロセッサであることです。 同社の前世代のデスクトップCpuは、65nmプロセスを使用して生産されました。 しかし、なぜこの変更は非常に重要であり、プロセッサビジネスにとって何を意味するのでしょうか？

Die shrink another day

CMOS製造の進歩は、プロセッサ自体の設計と同じくらいCpuの歴史を辿っています。 CPUを構成する微視的なトランジスタのサイズのそれぞれの縮小は、より多くの意味の数で、同じ空間に装着することができることを意味します。

最も基本的なレベルでは、ほんの数年前のプロセス技術で今日のプロセッサ設計を作ることさえできませんでした。 386はわずか275,000個のトランジスタを持っていた。 IntelのCore2Extreme QX9650は約800万人-ほぼ3,000倍の数を持っています。 386の1μ mの工程を使用して、QX9650はフィートの正方形についてある!

電源要件は別の問題です。 小さなトランジスタは、サイクルに少ないワットを消費します,これは再びあなたが実質的に大きなプロセス技術よりもそれらの多くを持

あなたは386sとQX9650のために十分なトランジスタを構成した場合、彼らは約3000Wを消費するだろう-しかし、コア2エクストリームQX9650PC全体、他のコンポーネ

なぜ小さい方が良いのか

低消費電力は別の便利な副作用があります。 あなたのトランジスタが少ないワットを描画する場合、彼らはそう熱くなりません。 だから、それらを燃やすことなく、より高い周波数でそれらを実行することができます-または彼らが引き出すマザーボードの電源回路に過負荷を

考慮すべき要素は他にもありますが、それぞれの新しいプロセス技術は、ほとんどの場合、クロック周波数の上限が高いことを意味します。

最後の、しかし、あなたが基本的なCPU設計を同じに保つとき、より小さなトランジスタの最も少ない利点から遠く離れています。 この場合、プロセッサ自体は小さくなります-“ダイシュリンク”として知られています。 製造システムは標準サイズの半導体ウエハを使用しているため、現在は300mmが最大です。

ウエハの製造コスト自体は同じなので、各プロセッサが安くなります。 たとえば、45nmプロセッサは、同じ設計の65nmプロセッサの半分の面積を占めます。 そのため、45nmへの移行は製造コストを半分にしますが、新しいプロセスを開発し、それを実行できる工場を建設する価格も考慮する必要があります。 これは確かに非常に高価なことができます。

45nmの利点

だから、半導体にとっては常に小さい方が良いように思われ、なぜこのような小型化がより急速に起こらないのだろうかと疑問に思う。 しかし、トランジスタサイズの各削減を可能にするためには、常に克服しなければならない困難があります。 これらには、寄生容量が含まれ、小型集積回路の一部は、必要のないときに電荷を保持し、電流漏れおよびラッチアップが含まれます。

後者の2つは最近のプロセス削減で特に問題となっていますが、小さなワイヤ間のギャップが非常に小さいため、意図していない場所に電流が流れるのを防ぐことがますます困難になってきています。

AMDとIBMは、これに対抗して65nmまでの移行を可能にするためにSilicon on Insulator（SOI）技術を使用しています。

The45nm challenge

Intelの65nmから45nmへの切り替えにより、同社は引き続き古いバルクCMOS技術を使用していますが、High-K誘電体とメタルゲート技術

従来、二酸化ケイ素は小さなトランジスタの誘電体として使用されてきましたが、現在使用されている製造規模では漏れやすくなりました。 高い誘電率（High-K）を有する代替材料はこれを防止する。

対照的に、金属ゲートは、反対方向に導電性であることを意図したプロセッサの部分を取る。 以前は、製造が容易になるため、導電性の低いポリシリコンが回路に使用されていました。 金属は、対照的に、ほぼゼロの電気抵抗を有する。

これら二つの技術は、インテルがプロセス技術で現在のリードを取ることを可能にしました。 これはそれにパワー消費量、プロセッサの時計の速度および製造業の経済の比較優位を与える。 それはプロセッサビジネスのあなたの破片の建築をどれだけうまく設計するかについてすべてでない。