65nm tot 45nm: procestechnologie uitgelegd

de grootste kop over de Core 2 Extreme QX9650 is dat het Intel ‘ s eerste desktop processor is die een 45nm productieproces gebruikt. De vorige generatie desktop CPU ‘ s van het bedrijf werden geproduceerd met behulp van een 65nm-proces. Maar waarom is deze verandering zo belangrijk, en wat betekent het voor de processor business?

die shrink another day

CMOS manufacturing advances volgen de geschiedenis van CPU ‘ s net zo goed als de ontwerpen van de processors zelf. Elke krimp in de grootte van de microscopische transistors, die deel uitmaken van de CPU, betekent meer kan worden gemonteerd in dezelfde ruimte, met een aantal implicaties.

op het meest basale niveau kon je zelfs de huidige processorontwerpen niet maken met de procestechnologieën van slechts een paar jaar geleden – ze zouden ondoenlijk groot zijn. De 386 had slechts 275.000 transistors. Intel ‘ s Core 2 Extreme QX9650 heeft ongeveer 800 miljoen-bijna 3000 keer zoveel. Met behulp van de 386 ‘ s 1µm productieproces, de QX9650 zou ongeveer een voet vierkant!

vermogenseisen zijn een ander probleem. Kleinere transistors verbruiken minder watt om te fietsen, wat weer betekent dat je er praktisch meer van kunt hebben dan met een grotere procestechnologie.

als je genoeg transistors hebt gemaakt voor een QX9650 met 386s, zouden ze ongeveer 3000W verbruiken – maar een volledige Core 2 Extreme QX9650 PC, inclusief andere componenten, vereist slechts iets meer dan 200W onder volledige belasting.

waarom kleiner is beter

lager stroomverbruik heeft een andere handige bijwerking. Als je transistors minder watt trekken, worden ze niet zo heet. Dus je kunt ze draaien op een hogere frequentie zonder ze uit te branden-of overbelasting van de moederbord voeding Circuits ze trekken uit.

er zijn andere factoren die in aanmerking moeten worden genomen, maar elke nieuwe procestechnologie betekent bijna altijd een hoger plafond voor klokfrequenties.

het laatste, maar verre van minste voordeel van kleinere transistors komt wanneer je het basis CPU-ontwerp hetzelfde houdt. In dit geval wordt de processor zelf kleiner – bekend als een ‘die shrink’. Omdat het fabricagesysteem een standaard halfgeleiderwafer gebruikt – momenteel is 300mm de grootste – kunt u meer op elke wafer passen.

de productiekosten van wafers zelf zijn hetzelfde, zodat elke processor goedkoper te maken wordt. Bijvoorbeeld, een 45nm processor neemt de helft van het oppervlak van een 65nm een met hetzelfde ontwerp. Dus de overgang naar 45nm halveert de productiekosten – hoewel je ook rekening moet houden met de prijs van het ontwikkelen van het nieuwe proces en het bouwen van de fabriek die in staat is om het uit te voeren. Dit kan inderdaad erg duur zijn.

het 45nm voordeel

dus het lijkt kleiner is altijd beter voor halfgeleiders, waardoor je je afvraagt waarom dergelijke miniaturiseringen niet sneller voorkomen. Er zijn echter altijd problemen die moeten worden overwonnen om elke vermindering van de transistorgrootte mogelijk te maken. Deze omvatten parasitaire capaciteit, waar Delen van de miniatuur geïntegreerde schakeling hun lading houden wanneer ze niet zouden moeten, stroomlekkage en klink.

de laatste twee zijn een bijzonder probleem geweest met de recente procesreducties, omdat de spleten tussen de kleine draden zo klein zijn dat het steeds moeilijker wordt om stroom te voorkomen waar het niet bedoeld is.

AMD en IBM hebben Silicon on Insulator (SOI) – technologie gebruikt om dit tegen te gaan en hun bewegingen tot 65 nm terug te brengen.

the 45nm challenge

met Intel ‘ s switch van 65nm naar 45nm blijft het bedrijf echter de oudere bulk CMOS-technologie gebruiken, maar met de toevoeging van High-K diëlektrics en metal gate-technologieën.

van oudsher wordt siliciumdioxide gebruikt als diëlektricum in de minuscule transistors, maar het is gevoelig voor lekkage op de nu gebruikte fabricageschalen. Alternatieve materialen met een hoge diëlektrische constante (High-K) voorkomen dit.

daarentegen nemen metalen poorten de delen van de processor die bestemd zijn om in de tegenovergestelde richting geleidend te zijn. Voorheen werd minder geleidend polysilicium gebruikt voor Circuits, omdat het de productie gemakkelijker maakt. Metaal, in tegenstelling, heeft bijna nul elektrische weerstand.Deze twee technologieën hebben Intel in staat gesteld het voortouw te nemen op het gebied van procestechnologie. Dit geeft het een concurrentievoordeel op stroomverbruik, processor kloksnelheden en productie-economie. Het gaat er niet alleen om hoe goed je je chiparchitectuur ontwerpt in de processorbusiness.