Rudometov.COM

Прошло уже свыше трех десятков лет после появления первого микропроцессора. С каждым годом эти элементы становятся все сложнее. При этом число транзисторов, составляющих их основу и определяющих вычислительную мощь, увеличивается по экспоненциальному закону. Этот рост хорошо описывается всем известным законом Мура, предсказывающим регулярное удвоение числа транзисторов в компьютерных компонентах.

Увеличение функциональных возможностей компьютерных компонентов, включая рост их мощности, в значительной степени зависит от их архитектур, реализация которых определяется достигнутым уровнем технологий.

Именно развитие электронных технологий, стремящихся оперировать все более миниатюрными элементами, позволяет все время наращивать их число, обеспечивая конструкторам возможность усложнять архитектуры создаваемых изделий.

При этом необходимо сознавать, что каждый достигнутый уровень технологии имеет свой предел, ограничивающий число элементарных транзисторов. Действительно, рост размеров кристаллов ведет к росту их цены, а увеличение плотности ограничено как размерами элементов, так и проблемами теплообразования.

Все вышесказанное относится ко всем изделиям, но особенно сильно проявляется для процессоров компьютеров.

Необходимо отметить, что приближение к технологическому пределу приводит к низкому выходу годных кристаллов и, соответственно, к росту себестоимости для старших моделей. По мере роста вычислительной мощности процессоров, их энергопотребления и, как следствие, увеличения теплообразования, обостряются проблемы поддержания оптимальных температурных режимов их работы, достигающие критических значений именно вблизи технологических пределов. Все это сдерживает дальнейшее развитие архитектуры процессоров и роста их мощности.

Несмотря на то, что технологический процесс 0,13 мкм освоен далеко не всеми фирмами, занимающими верхние строчки рейтингов, индустрия активно готовится уже к очередным рубежам. Следующим таким этапом является технология 0,09 мкм (90 нм).

Здесь следует напомнить, что на этом пути существует много проблем.

Очевидно, что с уменьшением расстояний между элементами и межсоединениями в кристаллах процессоров увеличивается уровень электромагнитных помех, возрастают токи утечки, растет тепловая нагрузка на узлы и отдельные элементы, составляющие основу ядер. При этом необходимо отметить, что размеры, которыми оперируют разработчики, быстро приближаются к тем порогам, где все больше сказываются квантовые эффекты, усложняющие процессы проектирования, производства и эксплуатации.

Тем не менее, проблемы и трудности, возникающие перед конструкторами, не останавливают инженерную мысль. В результате появляются новые технологии и перспективные изделия.

Исследователи корпорации Intel создали самую маленькую в мире ячейку памяти стандарта SRAM (Static Random Access Memory — статическая память с произвольной выборкой). Площадь этой ячейки памяти составляет всего 1 квадратный микрон.

Рис.2. Самая маленькая в мире ячейка памяти стандарта SRAM

Каждая такая ячейка представляет собой структурную компоненту микросхемы памяти и является частью полнофункциональной микросхемы памяти SRAM емкостью 52 Мбит.

Созданные микросхемы относятся к числу самых емких из когда-либо созданных микросхем памяти стандарта SRAM, в каждой из которых содержится по 330 млн. транзисторов, расположенных на площади 109 квадратных миллиметров.

Рис.3. Кристалл самой емкой из когда-либо созданных микросхем памяти стандарта SRAM

Кстати, площадь кристалла созданной микросхемы памяти меньше, чем, например, у десятицентовой монеты.

Рис.4. Кристалл микросхемы памяти SRAM

Новые 52-мегабитные микросхемы памяти стандарта SRAM были созданы на экспериментальной фабрике D1C корпорации Intel по выпуску продукции на 300-миллиметровых подложках в Хиллсборо, штат Орегон, с использованием комбинации передовых литографических инструментов 193 и 248 нм по разработанной специалистами Intel 90-нанометровой технологии.

Необходимо отметить, что производство микросхем памяти стандарта SRAM традиционно используется в отрасли для тестирования новых технологий. При этом малый размер ячейки памяти играет исключительно важную роль. Дело в том, что аналогичные элементы используются в составе процессоров в составе кэш-памяти процессоров.

Таким образом, новая разработка инженеров Intel позволит увеличить производительность своих процессоров.

Данная разработка является важным шагом на пути массового внедрения новой производственной технологии в 2003 году, предназначенной уже в ближайшем будущем сменить своих предшественников — технологии 0,18 и 0,13 мкм.

Эволюция технологических процессов

Следует напомнить, что корпорация Intel намерена внедрить 90-нанометровую технологию в массовое производство в течение следующего года, тем самым в очередной раз на практике подтвердив действующий уже 12 лет закон о переходе на технологию производства нового поколения каждые два года. По новой технологии корпорация будет производить большинство своей продукции, в том числе процессоры, наборы микросхем и коммуникационное оборудование. Продукция по данной технологии будет производиться исключительно на 300-миллиметровых подложках, работа с которыми освоена в процессе освоения предыдущего процесса 0,13 мкм (130 нм).

Первыми изделиями, выпущенными по технологии 90 нм, станут процессоры Prescott, объявленные на IDF Spring 2002. Как ожидается, чипы Prescott смогут эволюционировать до тактовых частот 5-6 ГГц. Японские же источники всерьез обсуждают возможности появления и использования варианта Mobile Prescott. Связано это с ожидаемым достаточно низким энергопотреблением процессоров, созданных по технологии 90 нм.

Однако, описывая достижения специалистов Intel, справедливости ради необходимо отметить, что о планах ускоренного внедрения перспективных процессов объявили и другие крупные фирмы.

Компании IBM Corp., Toshiba Corp., Sony Corp. и Sony Computer Entertainment Inc. объявили о начале совместной разработки техпроцессов 90 нм и 45 нм. На это компании намерены потратить "несколько сот миллионов долларов". И, несмотря на то, что по имевшимся ранее данным UMC собиралась начать массовый выпуск 0,13 мкм только летом, в Интернете появились сообщения о планах этой фирмы начать выпуск к концу года чипов, созданных по технологии 90 нм.

По всей видимости 2002 год будет жарким.

Перейти к разрелу Материнские платы и чипсеты