Rudometov.COM

Грядущее компьютерной техники
(продолжение)

С этим и многими другими негативными эффектами уже столкнулись инженеры при переходе к технологии 90 нм. Действительно, в новых изделиях, созданных по этой технологии, используются самые маленькие в мире транзисторы КМОП (CMOS) с длиной затвора 50 нм, включая вклад туннельного эффекта,

Специалисты во всем мире упорно ищут пути преодоления негативных эффектов, препятствующих дальнейшему совершенствованию архитектуры и росту производительности процессоров.

Один из перспективных методов связан с использованием так называемого напряженного кремния (Strained Silicon). Суть заключается в легировании кремния небольшими добавками германия. В результате расстояние между атомами в кристаллической решетке кремния увеличивается, то есть решетка как бы растягивается, что и дало технологии указанное название. Как результат такого легирования уменьшается сопротивление канала Исток-Сток потоку электронов, обеспечивающему электрический ток. А это сопровождается уменьшением теплообразования.

Кроме того, внедрение технологии кремния на изоляторе (silicon on isolator — SOI) позволяет значительно уменьшить токи утечки, за счет отделения канала Исток-Сток от подложки.

Все это позволяет увеличить частоту, а, следовательно, и производительность работы микросхем.

Основу же будущих моделей составят так называемые терагерцевые транзисторы. В своем выступлении Патрик Гелсингер: “Мы считаем этот транзистор совершенно новой фундаментальной архитектурой. И мы будем расширять это направление в следующие 10 лет и далее”.

Здесь необходимо напомнить, что высокие рабочие частоты современных микросхем обеспечиваются соответствующими характеристиками входящих в их состав элементов. Учитывая же сложность внутренних структур, состоящих из сотен транзисторов, а также их синхронизацию необходимо использовать сравнительно высокочастотные элементы. При этом их частотный диапазон должен быть, по крайней мере, на порядок шире. А это означает, что в случае процессоров Intel Pentium 4, ALU которых работают на удвоенной тактовой частоте, архитектура требует уже сегодня элементов, частотный потенциал которых составляет десятки, а в каких-то ситуациях, может быть, и сотни гигагерц.

И все это касается не только серверов, мощных рабочих станций, но и массовых настольных компьютеров и даже портативных решений.

Кстати, затронув сектор мобильных компьютеров нельзя не упомянуть процессоры совершенно новой архитектуры. Речь идет о процессорах, основу которых составляет архитектура ядра, получившего наименование Banias. Этот процессор, уже названный Intel Centrino, состоит примерно из 77 млн. транзисторов. Он обеспечивает не только значительный рост производительности мобильных компьютеров, но и повышенное время их работы от встроенных аккумуляторов. При этом для достижения большей экономии электроэнергии, а также меньшего тепловыделения процессоры смогут понижать свою частоту. В дополнение к этому, когда процессоры не используются, они смогут переходить в спящий режим. И хотя тактовые частоты этих процессоров будут ниже мобильных вариантов популярного Intel Pentium 4 с его гиперконвейером, это не означает его меньшую производительность. Кроме того, есть основание считать, что внутренние элементы ядра будут, как и их аналоги в предыдущих моделях процессоров, будут работать на достаточно высоких частотах.

Настольная система с экспериментальным образцом Banias

Конечно, высокие частоты будущих изделий потребуют новых конструктивов для процессоров и корпусов системных блоков. Но и сама технология, по которым будут производиться будущие высокопроизводительные элементы, требует соответствующего развития. С этой целью специалисты Intel сделали несколько фундаментальных достижений в области литографии. Речь идет о программе EUVL — Extreme Ultraviolet Lithography, связанной с использованием жесткого ультрафиолетового излучения.

Эксперимент с технологией 90 нм

Массовое производство микросхем по этой технологии намечается на вторую половину текущего десятилетия, но в связи с быстрым прогрессом в этой области возможно и раньше. При этом Патрик Гелсингер считает, что данная перспективная технология будет использована даже по прошествии 2010 года.

Указанная технология позволит выпускать очень сложные изделия с большим числом транзисторов, работающих на очень высоких частотах и размещенных на полупроводниковых кристаллах минимальных размеров.

Форум разработчиков аппаратного и программного обеспечения в Сан-Хосе

Однако высокая плотность активных элементов, размещаемых на кремниевых кристаллах, порождает проблему высокой плотности энергии тепловыделения, уже сегодня превышающей уровень горячей плиты, а в ближайшие годы достигнет и даже превысит уровень плотности энергии ядерного реактора. Это очень высокие уровни, но у специалистов нет сомнений, что все проблемы, возникающие в процессе разработки новых изделий, будут успешно решены.