Tehnoloģiskais process 28 nm. Kas ir procesora tehnoloģijas process un ko tas ietekmē? Ko ietekmē tehniskais process?

Neskatoties uz to, ka tehniskais process tiešā veidā neietekmē procesora veiktspēju, mēs to tomēr pieminēsim kā procesora īpašību, jo tieši tehniskais process ietekmē procesora veiktspējas pieaugumu, mainot dizainu. Vēlos atzīmēt, ka tehniskais process ir vispārējs jēdziens gan centrālajiem procesoriem, gan grafiskajiem procesoriem, kas tiek izmantoti videokartēs.

Galvenais elements procesoros ir tranzistori - miljoniem un miljardiem tranzistoru. No tā izriet procesora darbības princips. Tranzistors var gan izlaist, gan bloķēt elektrisko strāvu, kas ļauj loģiskajām shēmām darboties divos stāvokļos - ieslēgtā un izslēgtā, tas ir, labi zināmajā binārajā sistēmā (0 un 1).

Procesa tehnoloģija būtībā ir tranzistoru izmērs. Un procesora veiktspējas pamats ir tieši tranzistoros. Attiecīgi, jo mazāki ir tranzistori, jo vairāk no tiem var ievietot procesora mikroshēmā.

Jaunie Intel procesori ir izgatavoti, izmantojot 22 nm procesa tehnoloģiju. Nanometrs (nm) ir 10 līdz -9 metra jaudai, kas ir viena miljardā daļa no metra. Lai jūs varētu labāk iedomāties, cik miniatūri ir šie tranzistori, es jums pateikšu vienu interesantu zinātnisku faktu: "Ar mūsdienu tehnoloģiju palīdzību uz cilvēka mata šķērsgriezuma laukuma var novietot 2000 tranzistoru vārtus!"

Ja ņemam vērā mūsdienu procesorus, tad tranzistoru skaits tur jau sen pārsniedzis 1 miljardu.

Nu, pirmo modeļu tehniskais process vispār nesākās ar nanometriem, bet ar lielākiem tilpuma daudzumiem, taču pagātnē neatgriezīsimies.

Grafisko un centrālo procesoru bloku tehnisko procesu piemēri

Tagad apskatīsim pāris jaunākos tehniskos procesus, ko izmanto pazīstami grafikas un centrālo procesoru ražotāji.

1. AMD (procesori):

Tehnoloģiskais process 32 nm. Tie ietver Trinity, Bulldozer, Llano. Piemēram, buldozera procesoros tranzistoru skaits ir 1,2 miljardi ar kristāla laukumu 315 mm2.

Tehnoloģiskais process 45 nm. Tie ietver Phenom un Athlon procesorus. Piemērs šeit būtu Phemom ar tranzistoru skaitu 904 miljoni un kristāla laukumu 346 mm2.

2. Intel:

Tehnoloģiskais process 22 nm. Ivy Bridge procesori (Intel Core ix - 3xxx) ir veidoti pēc 22 nm standartiem. Piemēram, Core i7 – 3770K ir 1,4 miljardi tranzistoru, ar kristāla laukumu 160 mm2, mēs redzam ievērojamu izvietojuma blīvuma pieaugumu.

Tehnoloģiskais process 32 nm. Tajos ietilpst Intel Sandy Bridge procesori (Intel Core ix – 2xxx). Šeit 216 mm2 platībā atrodas 1,16 miljardi.

Šeit var skaidri redzēt, ka pēc šī rādītāja Intel nepārprotami apsteidz savu galveno konkurentu.

3. AMD (ATI) (videokartes):

Tehnoloģiskais process 28 nm. Radeon HD 7970 videokarte

4. Nvidia:

Tehnoloģiskais process 28 nm. GeForce GTX 690

Tātad mēs apskatījām tehniskā procesa jēdzienu centrālajos un grafiskajos procesoros. Šodien izstrādātāji plāno iekarot 14 nm procesa tehnoloģiju un pēc tam 9, izmantojot citus materiālus un metodes. Un tas ir tālu no robežas!

we-it.net

Kas ir procesora tehnoloģijas process un ko tas ietekmē?

Visas mūsdienu skaitļošanas tehnoloģijas ir balstītas uz pusvadītāju elektroniku. Tās ražošanai tiek izmantoti silīcija kristāli - viens no visizplatītākajiem minerāliem uz mūsu planētas. Kopš lielgabarīta cauruļu sistēmu izbeigšanās un tranzistoru tehnoloģijas attīstības šis materiāls ir ieņēmis nozīmīgu vietu datortehnikas ražošanā.

Centrālie un grafiskie procesori, atmiņas mikroshēmas, dažādi kontrolleri - tas viss tiek ražots uz silīcija kristālu bāzes. Jau pusgadsimtu pamatprincips nav mainījies, tiek pilnveidotas tikai čipu veidošanas tehnoloģijas. Tie kļūst plānāki un miniatūrāki, energoefektīvāki un produktīvāki. Galvenais parametrs, kas tiks uzlabots, ir tehniskais process.

Kas ir tehniskais process

Gandrīz visas mūsdienu mikroshēmas sastāv no silīcija kristāliem, kas tiek apstrādāti ar litogrāfiju, veidojot atsevišķus tranzistorus. Tranzistors ir jebkuras integrētās shēmas galvenais elements. Atkarībā no elektriskā lauka stāvokļa tas var pārraidīt vērtību, kas līdzvērtīga loģiskajam (izvada strāvu) vai nullei (darbojas kā izolators). Atmiņas mikroshēmās dati tiek ierakstīti, izmantojot nulles un vieninieku kombinācijas (tranzistoru pozīcijas), un procesoros tiek veikti aprēķini, pārslēdzoties.

14 nm tehnoloģijā (salīdzinot ar 22 nm) tiek samazināts barjeru skaits, palielināts to augstums un samazināts attālums starp dielektriskajām spurām.

Tehnoloģiskais process ir jebkura produkta ražošanas procedūra un procedūra. Elektronikas nozarē tās vispārpieņemtajā nozīmē tā ir vērtība, kas norāda mikroshēmu ražošanā izmantoto iekārtu izšķirtspēju. No tā tieši atkarīgs arī pēc silīcija apstrādes iegūto funkcionālo elementu (tas ir, tranzistoru) izmērs. Jo jutīgāka un precīzāka būs iekārta, ko izmanto kristālu apstrādei procesora sagatavēm, jo smalkāks būs tehniskais process.

Ko nozīmē tehniskā procesa skaitliskā vērtība?

Mūsdienu pusvadītāju ražošanā visizplatītākā metode ir fotolitogrāfija - elementu kodināšana uz mikroshēmas, kas pārklāta ar dielektrisku plēvi, izmantojot gaismu. Tieši optiskā aprīkojuma izšķirtspēja, kas izstaro gaismu kodināšanai, ir tehniskais process vispārpieņemtajā vārda interpretācijā. Šis skaitlis norāda, cik tievs var būt mikroshēmas elements.

Fotolitogrāfija - elementu kodināšana uz kristāla

Ko ietekmē tehniskais process?

Tehniskais process tieši ietekmē pusvadītāju mikroshēmas aktīvo elementu skaitu. Jo plānāks ir tehniskais process, jo vairāk tranzistoru ietilps noteiktā mikroshēmas zonā. Pirmkārt, tas nozīmē palielināt produktu skaitu no viena gabala. Otrkārt, enerģijas patēriņa samazināšana: jo plānāks ir tranzistors, jo mazāk enerģijas tas patērē. Rezultātā ar vienādu tranzistoru skaitu un izvietojumu (un līdz ar to arī veiktspējas pieaugumu) procesors patērēs mazāk enerģijas.

Trūkums, pārejot uz smalku tehnisko procesu, ir aprīkojuma izmaksu pieaugums. Jaunas industriālās vienības ļauj padarīt procesorus labākus un lētākus, taču tie paši sadārdzina. Rezultātā tikai lielās korporācijas var ieguldīt miljardiem dolāru jaunā iekārtā. Pat tādi pazīstami uzņēmumi kā AMD, Nvidia, Mediatek, Qualcomm vai Apple paši neizgatavo procesorus, uzticot šo uzdevumu tādiem milžiem kā TSMC.

Ko dod tehniskā procesa samazināšana?

Samazinot tehnoloģisko procesu, ražotājam ir iespēja palielināt veiktspēju, saglabājot vienādus mikroshēmas izmērus. Piemēram, pāreja no 32 nm uz 22 nm ļāva dubultot tranzistora blīvumu. Rezultātā tajā pašā mikroshēmā kā iepriekš kļuva iespējams ievietot nevis 4, bet jau 8 procesora kodolus.

Lietotājiem galvenais ieguvums ir samazināts enerģijas patēriņš. Šķeldas, kas izmanto plānāku procesa tehnoloģiju, prasa mazāk enerģijas un rada mazāk siltuma. Pateicoties tam, jūs varat vienkāršot barošanas sistēmu, samazināt dzesētāju un pievērst mazāk uzmanības pūšanas komponentiem.

Shematiska procesa izmaiņu prognoze nākotnē

Procesora tehnoloģija viedtālruņos

Viedtālruņi prasa aparatūras resursus un ātri iztukšo akumulatora enerģiju. Tāpēc, lai palēninātu izlādes patēriņu, mobilo ierīču procesoru izstrādātāji cenšas ieviest ražošanā jaunākos tehniskos procesus. Piemēram, savulaik populārais divkodolu MediaTek MT6577 tika ražots, izmantojot 40 nm procesa tehnoloģiju, un Qualcomm Snapdragon 200 agrīnās sērijas tika ražotas, izmantojot 45 nm tehnoloģiju.

2013.-2015.gadā 28 nm kļuva par galveno tehnoloģisko procesu viedtālruņos izmantotajām mikroshēmām. MediaTek (līdz Helio X10 ieskaitot), Qualcomm Snapdragon S4, 400 sērija, kā arī modeļi 600, 602, 610, 615, 616 un 617 visi ir 28 nm. Tas tika izmantots arī Snapdragon 650, 652, 800, 801, 805 ražošanā. Interesanti, ka “karstais” Snapdragon 810 tika izgatavots, izmantojot plānāku 20 nm procesa tehnoloģiju, taču tas neko daudz nepalīdzēja.

Apple savā A7 (iPhone 5S) izmantoja arī 20 nm tehnoloģiju. Apple A8 sestajam iPhone izmantoja 20 nm, un A9 modelis (6s un SE) jau izmanto jauno 16 nm procesa tehnoloģiju. 2013.–2014. gadā Intel izgatavoja savu Atom Z3xxx, izmantojot 22 nanometru tehnoloģiju. Kopš 2015. gada ražošanā ir uzsāktas mikroshēmas ar 14 nm.

Nākamais solis viedtālruņu procesoru izstrādē ir plaši izplatīta 14 un 16 nm tehnoloģisko procesu attīstība, un tad varam sagaidīt 10 nm. Pirmās kopijas tajā var būt Qualcomm Snapdragon 825, 828 un 830.

mobcompany.info

Kāds ir tehniskais process procesorā: kristāla izmēra nozīme

09.07.2017
Dmitrija Vasijarova emuārs.

Laba diena.

Pacelsim kopā plīvuru tik sarežģītai lietai kā datoru CPU ražošana. Jo īpaši no šī raksta jūs uzzināsit, kas ir procesora tehniskais process un kāpēc katru gadu izstrādātāji cenšas to samazināt.

Kā tiek izgatavoti procesori?

Pirmkārt, jums vajadzētu zināt atbildi uz šo jautājumu, lai turpmākie paskaidrojumi būtu skaidri. Jebkurš elektroniskais aprīkojums, ieskaitot centrālo procesoru, ir izveidots uz vienu no visbiežāk izmantotajiem minerāliem - silīcija kristāliem - bāzes. Turklāt tas ir izmantots šiem mērķiem vairāk nekā 50 gadus.

Kristāli tiek apstrādāti, izmantojot litogrāfiju, lai varētu izveidot atsevišķus tranzistorus. Pēdējie ir mikroshēmas pamatelementi, jo tā pilnībā sastāv no tiem.

Tranzistoru funkcija ir bloķēt vai nodot strāvu atkarībā no elektriskā lauka pašreizējā stāvokļa. Tādējādi loģiskās shēmas darbojas binārā sistēmā, tas ir, divās pozīcijās - ieslēgtā un izslēgtā. Tas nozīmē, ka tie vai nu pārraida enerģiju (loģisks viens), vai arī darbojas kā izolatori (nulle). Pārslēdzot tranzistorus CPU, tiek veikti aprēķini.

Tagad par galveno

Vispārīgi runājot, tehnoloģiskais process attiecas uz tranzistoru izmēru.

Ko tas nozīmē? Atkal atgriezīsimies pie pārstrādātāju ražošanas.

Visbiežāk izmantotā metode ir fotolitogrāfija: kristāls tiek pārklāts ar dielektrisku plēvi, un, izmantojot gaismu, no tā tiek iegravēti tranzistori. Šim nolūkam tiek izmantota optiskā iekārta, kuras izšķirtspēja pēc būtības ir tehnisks process. Kristāla tranzistoru plāns ir atkarīgs no tā vērtības - no ierīces precizitātes un jutīguma.

Ko tas dod?

Kā jūs saprotat, jo mazāki tie ir, jo vairāk no tiem var ievietot mikroshēmā. Tas ietekmē:

Siltuma izkliede un enerģijas patēriņš. Samazinot elementa izmēru, tas prasa mazāk enerģijas un tādējādi rada mazāk siltuma. Šī priekšrocība ļauj instalēt jaudīgus CPU mazās mobilajās ierīcēs. Starp citu, pateicoties moderno mikroshēmu zemajam enerģijas patēriņam, planšetdatori un viedtālruņi ilgāk saglabā uzlādi. Personālajiem datoriem zemāka siltuma izkliede ļauj vienkāršot dzesēšanas sistēmu.
Sagatavju skaits. No vienas puses, ražotājiem ir izdevīgi samazināt tehnisko procesu, jo no vienas sagataves tiek iegūts lielāks produkcijas daudzums. Tiesa, tās ir tikai tehniskā procesa pilnveidošanas sekas, nevis dzīšanās pēc ieguvumiem, jo, no otras puses, lai samazinātu tranzistoru izmērus, nepieciešamas dārgākas iekārtas.

Mikroshēmas veiktspēja. Jo vairāk elementu tajā ir, jo ātrāk tas darbosies, bet tā fiziskais izmērs paliks nemainīgs.

Tehnoloģiskais process skaitļos un piemēros

Tehnoloģiskais process tiek mērīts nanometros (nm). Tas ir 10 līdz -9 metra jaudai, tas ir, viens nanometrs ir miljardā daļa no tā. Vidēji modernie procesori tiek ražoti, izmantojot 22 nm procesa tehnoloģiju.

Varat iedomāties, cik tranzistoru ietilpst procesorā. Lai padarītu to skaidrāku, cilvēka matu griezumā var ievietot 2000 elementus. Lai gan mikroshēma ir miniatūra, tā nepārprotami ir lielāka par matiņu, tāpēc tajā var ietilpt miljardiem tranzistora vārtu.

Vai vēlaties uzzināt precīzāk? Ļaujiet man sniegt jums dažus piemērus:

AMD procesoriem, proti, Trinity, Llano, Bulldozer, ir 32 nm procesa tehnoloģija. Jo īpaši pēdējā kristāla laukums ir 315 mm2, kur atrodas 1,2 miljardi tranzistoru. Viena ražotāja Phenom un Athlon ir izgatavoti, izmantojot 45 nm procesa tehnoloģiju, tas ir, tiem ir 904 miljoni ar bāzes laukumu 346 mm2.

Intel ir mikroshēmas, kuru pamatā ir 22 nm standarts - tā ir Ivy Bridge saime (Intel Core ix - 3xxx). Skaidrības labad: Core i7 – 3770K ir 1,4 miljardi elementu, neskatoties uz to, ka tā formas izmērs ir tikai 160 mm. Tam pašam zīmolam ir arī 32 nm produkti. Mēs runājam par Intel Sandy Bridge (2xxx). 216 mm2 platībā tas ir piemērots 1,16 miljardiem tranzistoru.

Starp citu, viss, ko uzzinājāt par centrālo datoru ierīču tehniskajiem procesiem, attiecas arī uz grafikas ierīcēm. Piemēram, šī vērtība AMD (ATI) un Nvidia videokartēs ir 28 nm.

Tagad jūs zināt vairāk par tik svarīgu datora sastāvdaļu kā procesors. Atgriezieties, lai uzzinātu vairāk.

Tiksimies vēlāk.

Intel: mūsu 10 nm process būs labākais šajā nozarē

Intel ir apstiprinājis CPU masveida ražošanas aizkavēšanos, izmantojot 10 nm procesu, līdz 2017. gada otrajai pusei. Mikroshēmu ražotājs apgalvo, ka jaunu ražošanas standartu apgūšanas grūtību dēļ tam būs jāpagarina 14nm CPU procesa dzīves cikls vēl par gadu. Tādējādi nākamgad Intel ieviesīs Kaby Lake procesorus, un Cannonlake iznāks tikai 2017. gadā. Intel vadība atzina, ka mikroshēmu ražošanas pieaugošās sarežģītības dēļ slavenais Mūra likums var tikt pārveidots. Tomēr atšķirībā no konkurentiem Intel neplāno vienkāršot jaunās ražošanas tehnoloģijas īpašības, lai paātrinātu tās nonākšanu tirgū. Korporācija ir pārliecināta, ka tās 10 nm procesa tehnoloģija būs labākā nozarē.

Mūra likuma cikliskums palielinās

Kad Gordons Mūrs 1965. gadā pirmo reizi novēroja par tranzistoru skaita dubultošanos integrālajās shēmās, viņš atzīmēja, ka šis skaits dubultojas ik pēc 12 mēnešiem. 1975. gadā viņš pārskatīja savu novērojumu un izteica prognozi, ka tranzistoru skaits mikroshēmās dubultosies ik pēc diviem gadiem. Dažu pēdējo gadu laikā ražošanas tehnoloģijas un integrētās shēmas ir kļuvušas tik sarežģītas, ka tās ir novedušas pie garākiem procesa maiņas cikliem. Tā rezultātā tranzistoru skaits mikroshēmās tagad dubultojas ik pēc divarpus gadiem vai retāk. Rezultātā Intel faktiski ir spiests ražot nevis divas, bet trīs mikroprocesoru saimes, izmantojot vienu un to pašu tehnoloģiju.

"Pēdējās divas pārejas ir parādījušas, ka cikla ilgums šodien ir aptuveni divarpus gadi," sacīja Braiens Krzaničs, Intel izpilddirektors, uzņēmuma ceturkšņa konferences sarunā ar investoriem un finanšu analītiķiem. “Saskaņā ar to 2016. gada otrajā pusē mēs plānojam ieviest Kaby Lake — trešo mūsu 14 nm produktu paaudzi, kas balstīsies uz Skylake arhitektūras pamatu, taču ar būtiskiem veiktspējas uzlabojumiem. Mēs sagaidām, ka šī inovācija mūsu ceļvedī ieviesīs jaunas iespējas un palielinās skaitļošanas ātrumu, vienlaikus paverot ceļu vienmērīgai pārejai uz 10 nm.

Ne visi procesi ir vienādi

Intel plāno sākt savu mikroshēmu ar koda nosaukumu Cannonlake ražošanu, izmantojot 10 nm ražošanas tehnoloģiju, tikai 2017. gada otrajā pusē. Spriežot pēc ziņojumiem no neoficiāliem avotiem, Samsung plāno sākt masveida mikroshēmu ražošanu, izmantojot 10 nm tehnoloģiju, jau 2016. gadā. Tādējādi Samsung var apsteigt Intel progresīvu tehnoloģisko procesu attīstībā.

Teorētiski kavēšanās varētu radīt problēmas Intel, jo mazāki ražošanas rādītāji nozīmē iespēju samazināt enerģijas patēriņu un palielināt veiktspēju. Lai gan Intel procesori tieši nekonkurē ar Apple A un Samsung Exynos procesoriem (to Samsung ražo, izmantojot visprogresīvākās tehnoloģijas), Intel balstītas ierīces konkurē ar tām, kuru pamatā ir šīs mikroshēmas. Rezultātā, pieaugot šādu ierīču popularitātei, samazināsies uz Intel produktiem balstītās elektronikas popularitāte.

Tomēr ir vērts saprast, ka 10 nm ir tikai tehnoloģiskā procesa nosaukums, kas norāda uz vienu no tā īpašībām. Visi Intel ražošanas procesi parasti ir pārāki par citiem pusvadītāju ražotājiem. Tādējādi Samsung, GlobalFoundries un TSMC 14 nm un 16 nm FinFET tehnoloģijas, lai gan tās izmanto mazākus tranzistorus, ir balstītas uz starpsavienojumiem no 20 nm procesa tehnoloģijas. Tādējādi, izmantojot 14LPE un CLN16FF tehnoloģijas, ražoto mikroshēmu izmēri neatšķiras no tām, kas ražotas, izmantojot mazāk progresīvus procesus, kas neļauj būtiski palielināt to tranzistoru budžetu salīdzinājumā ar to priekšgājējiem.

Salīdzinot ar citu pusvadītāju ražotāju mikroshēmu ražošanas tehnoloģijām, Intel jaunie ražošanas procesi vienmēr visos aspektos ir pārāki par saviem priekšgājējiem. Tādējādi Intel 14 nm procesa tehnoloģija ne tikai palielina frekvences potenciālu un samazina enerģijas patēriņu, bet arī palielina tranzistoru blīvumu, kas ļauj integrēt vairāk funkcionālos blokus mikroshēmās.

Intel: mēs paliksim līderi pusvadītāju nozarē!

Intel izpilddirektors uzsvēra, ka uzņēmums neizmantos visādas viltības, lai formāli deklarētu pāreju uz 10 nm procesa tehnoloģiju. Jaunā ražošanas tehnoloģija samazinās gan tranzistoru, gan starpsavienojumu izmērus, kas palielina elementu blīvumu, samazinot mikroshēmu izmaksas uz vienu tranzistoru.

"Mēs uzskatām, ka, ja paskatās uz mērogošanu, tas būs diezgan dramatisks salīdzinājumā ar to, kas ir raksturīgs, pārejot no viena procesa uz citu," sacīja Krzanich kungs. "Es jums tagad nesniegšu precīzus skaitļus. Taču mēs uzskatām, ka, apvienojot visas [10 nm tehnoloģiju inovācijas], mūsu vadošā pozīcija [nozarē] nemainīsies pat ar kavēšanos [čipu sūtījumos].

Intel ražošanas kompleksā

Intel vadītājs neatklāja daudz detaļu par 10 nm tehnoloģisko procesu, kā arī precīzus iemeslus, kāpēc aizkavējās tā izmantošanas uzsākšana. Tomēr viņš deva mājienu, ka jaunajā ražošanas tehnoloģijā tiek izmantoti "uzlaboti" vertikālo vārtu tranzistori (FinFET), kā arī vairāku modeļu iegremdēšanas litogrāfija.

"Katram [tehniskajam procesam] ir sava sarežģītības un sarežģītības recepte," paskaidroja Krzanich kungs. "Problēmas ar pāreju no 14 nm uz 10 nm ir aptuveni tādas pašas kā problēmas ar pāreju no 22 nm uz 14 nm. [Imersijas] fotolitogrāfija kļūst arvien grūtāk lietojama, jo mikroshēmu elementu izmēri kļūst mazāki. Piegājienu skaits, izmantojot vairāku šablonu izmantošanu, palielinās.

Intel: mēs izlaidīsim miljoniem Cannonlake pirmajā gadā

Nav noslēpums, ka Broadwell mikroshēmu tirgū ienākšanas process ilga daudzus mēnešus, un sākotnējie Core M (Broadwell) ražošanas apjomi, izmantojot 14 nm tehnoloģiju, bija niecīgi. Intel sola, ka papildu gads palīdzēs tās inženieriem noslīpēt 10 nm procesu, lai ātri ieviestu jaunas Cannonlake mikroshēmas patiesi masveida ražošanā.

"2017. gada otrajā pusē mēs sāksim ražot pirmos 10 nm procesorus ar koda nosaukumu Cannonlake," sacīja Krzanich kungs. "Runājot par 2017. gada otro pusi, mēs runājam par miljoniem vienību un lieliem apjomiem."

300 mm vafele ar Intel mikroshēmām

Intel: cikls var atgriezties

Intel stāsta, ka, lai gan viena tehnoloģiskā procesa izmantošanas laiks mikroprocesoru ražošanā šobrīd ir iestiepies divarpus līdz trīs gadiem, uzņēmums centīsies atgriezties pie sava “tick-tock” modeļa, kura cikls ir aptuveni divi. gadiem. Pilnīgi iespējams, ka “ķeksīša” atgriešanās prasīs pāreju uz fotolitogrāfijas izmantošanu dziļā ultravioletā starojumā (ekstrēmā ultravioletā litogrāfija, EUV). Ja 10 nm procesa tehnoloģiju izmantos trīs gadus, tad līdz 2020. gadam EUV skeneri var kļūt ekonomiski izdevīgi mikroshēmu ražošanai, izmantojot 7 nm procesa tehnoloģiju.

Jāpiebilst, ka tehnoloģiju ciklu pagarināšana nozīmē arī mikroarhitektūras ciklu pagarināšanu: tagad trīs gadu laikā trīs procesoru paaudzēs tiks izmantota viena fundamentāla mikroarhitektūra. Kā Intel plāno palielināt veiktspēju katrā paaudzē un cik nozīmīgs būs procesora ātruma pieaugums katru gadu, rādīs laiks.

Ja pamanāt kļūdu, iezīmējiet to ar peli un nospiediet CTRL+ENTER.

3dnews.ru

Cīņa par nanometriem: kāpēc ražotāji samazina tehnisko procesu

Kopš 1965. gada mēs zinām par tā saukto Mūra likumu: "Integrālās shēmas mikroshēmā ievietoto tranzistoru skaits dubultojas ik pēc 24 mēnešiem, tādējādi radot jaunas tehnoloģijas, palielinot produktivitāti un sasniegumus elektronikā." Prezentējot šo likumu sabiedrībai, viens no Intel tēviem nevarēja iedomāties, ka inženieri varēs to ievērot pat piecdesmit gadus. Viņš nevarēja iedomāties, ka 2014. gadā grūtības ar šī likuma ievērošanu sāksies pašā Intel. Galu galā, lai palielinātu tranzistoru skaitu procesorā, ir jāsamazina tehniskais ražošanas process. Vienkārši sakot, samaziniet tranzistoru fizisko izmēru un palieliniet to blīvumu. Šobrīd par apgūto izmēru var uzskatīt 22 nanometri, tāds ir Intel Haswell procesora tranzistoru izmērs. Šķiet, ka samazināšana rada tikai problēmas: stingrāki telpu tīrības standarti, grūtāk izveidot veidni litogrāfijai, sāk ietekmēt kvantu efektus un grūtāk kontrolēt kvalitāti. Taču ne viens vien veiksmīgs ražotājs piedzīvos šādas grūtības, ja nav runa par ražošanas izmaksu un konkurences samazināšanu. Attiecīgi var identificēt vairākus iemeslus pārejai uz smalkākiem tehniskajiem procesiem.

Pirmkārt: efekti, kas saistīti ar gaismas viļņa garumu un signālu frekvenci. Visa elektronika (un ne tikai tā) ir veidota uz abstrakcijām un vienkāršojumiem. Lai varētu droši kombinēt elementus bez atkārtotas pilnīgas analīzes veikšanas, elementiem jāievēro superpozīcijas princips. Lai superpozīcijas princips būtu patiess, signāla skalai jābūt ievērojami lielākai par signāla izplatīšanās aizkavi ķēdē. Tas ir, pie frekvences 3 GHz, zinot gaismas ātrumu, mēs atklājam, ka ķēdes izmēram jābūt ievērojami mazākam par 10 cm.. Zīmīgi - tas nozīmē 3-4 reizes.

Otrkārt: enerģijas patēriņš un siltuma izkliede. Jo mazāks elements, jo mazāk enerģijas tas patērē un ģenerē siltumu. Tas ļauj izmantot jaudīgus procesorus īpaši kompaktās ierīcēs. Tiesa, samazinoties tranzistoru izmēram, pieaug grūtības ar siltuma noņemšanu, tāpēc, acīmredzot, tiek kompensēti plusi un mīnusi.

Treškārt: tranzistori, kas veido vairāk nekā visi mūsdienu procesori, nav tikai sprieguma kontrolēts slēdzis. Savas struktūras dēļ tas ir arī mazs kondensators, kura kapacitāte tiek aprēķināta femto-faradās, bet joprojām nav nulle. Katrs kondensators ievieš nelielu aizkavi digitālā signāla izplatīšanā, kas palielinās, palielinoties pievienoto komponentu skaitam. Tā rezultātā izejā taisnstūra impulsa vietā mēs iegūstam kaut ko līdzīgu:

Ceturtkārt: ražošanas izmaksu samazināšana. Tas, manuprāt, ir svarīgs iemesls. Katrs atsevišķs procesors tiek audzēts uz vafeles, kur to ir daudz. Jo mazāks ir atsevišķas mikroshēmas (procesora) laukums, jo vairāk to var novietot uz vienas vafeles un lielāka peļņa. Bet tās ir tikai sekas tehniskā procesa samazinājumam, tāpēc būtu aplami teikt, ka ražotāji īpaši cenšas uz viena silīcija substrāta uzlikt vairāk procesoru.

Man šķiet, ka ražotāji ātri vien piekristu, ka Mūra likums ir muļķības, un beigtu visu samazināt. Galu galā tehniskā procesa samazināšana noved pie liela skaita noraidītu procesoru. Grūti noticēt, ka tikai nelielas, cilvēkiem nemanāmas zemes garozas svārstības var palielināt neizmantojamo procesoru skaitu līdz 80%! Šeit izpaužas izpratne par tik diezgan augsto cenu procesoriem. Sarežģīti materiāli, vismodernākās iekārtas, milzīgs zinātnieku kolektīvs un citas grūtības neattur ražotājus vēlmē samazināt tehnisko procesu. Kāpēc ne? Galu galā tas noteikti ir rentabls. Intel jau sen sola būvēt rūpnīcu uz Mēness, jo tur ir vāja gravitācija, nav zemestrīču un tehnoloģisko procesu var reducēt līdz atomam!

Kā atgūt datus no cietā diska pēc formatēšanas

14 nm tehnoloģijā (salīdzinot ar 22 nm) tiek samazināts barjeru skaits, palielināts to augstums un samazināts attālums starp dielektriskajām spurām.

Ko nozīmē tehniskā procesa skaitliskā vērtība?

Ko ietekmē tehniskais process?

Ko dod tehniskā procesa samazināšana?

Procesora tehnoloģija viedtālruņos

Jums patiks arī:

Kā uzņemt ekrānuzņēmumu iPhone 7
Kādi sensoru veidi ir viedtālruņos?

Gaidot jaunu paaudžu procesu un video karšu izlaišanu no AMD un NVIDIA, ir vērts izpētīt tik svarīgu mikroshēmas īpašību kā tās ražošanas tehnoloģiskais process. Kopš 2015. gada Intel ir izmantojis procesorus ar 14 nm procesa tehnoloģiju, savukārt AMD un NVIDA izmanto jau novecojušo 28 nm procesa tehnoloģiju. No mūsu raksta jūs uzzināsit par kāds ir mikroshēmu ražošanas process? un viņu ietekme uz CPU/GPU galvenajām īpašībām, kā arī uzzini atbildi uz jautājumu: "Kas ir labāks: pirkt tagad vai gaidīt jauno paaudzi?"

Ievads

AMD izvēlējās 14 nm no GlobalFoundries un Samsung saviem Polaris GPU un Zen CPU, kas ir mazāks par NVIDIA 16 nm no TSMC. Un par šo uzņēmumu tehnoloģijām varat lasīt atbilstošajās saitēs: , .

Iepriekš jāatzīmē, ka šeit netiks skarti visi tranzistoru ražošanas smalkumi, šeit jūs vienkārši uzzināsit par smalkāka tehniskā procesa nozīmi.

Kas ir tehniskais process?

Kopumā pusvadītāju ķēžu ražošanas tehniskais process ietver dažādu tehnoloģisku un vadības darbību secību. Bet kāpēc tad tehniskā procesa ailē ir rakstīts skaitlis nanometros? Vienkārši fotolitogrāfiskajai iekārtai, ko izmanto tranzistoru ražošanai, ir izšķirtspēja. Lai to labāk izprastu, iesakām noskatīties šo video:

Laika gaitā šajā procesā ir vērojami evolūcijas uzlabojumi, kas ļauj mums joprojām ievērot Mūra likumu.

Interesants fakts: Intel Pentium ražošanas process bija 800 nm, kas pēc mūsdienu standartiem šķiet ārprātīgi liels skaits! Un tikai 3,1 miljons tranzistoru. (Intel Core i7-5960X ir 14 nm un 2,6 miljardi tranzistoru)

Ko ietekmē tehniskais process?

Ne velti ražotāji lepojas ar jauno sasniegto šī tehnoloģiskā procesa līmeni. Galu galā tas sniedz taustāmas priekšrocības:

pašu tranzistoru samazināšanās izraisa to skaita palielināšanos uz laukuma vienību, un šis pieaugums ļauj vai nu novietot uz pamatnes lielāku tranzistoru skaitu, kas palielina veiktspēju, paplašinot skaitļošanas vienību skaitu, vai samazināt laukumu. pašu substrātu, vienlaikus saglabājot tādu pašu tranzistoru skaitu.
Mazāks tranzistoru izmērs ļauj samazināt to siltuma ražošanu un elektroenerģijas patēriņu. Tas ļauj vai nu palielināt skaitļošanas kodolu frekvenci un skaitu, neapdraudot siltuma izkliedi, vai vienkārši samazināt enerģijas patēriņu, kas ir īpaši ērti klēpjdatoriem.
FinFET tranzistori bieži tiek izmantoti kopā ar 14 nm procesa tehnoloģiju. Tie ir tranzistori, kuriem ir trīsdimensiju spuras formas vārti, kas ļauj tranzistoram būt mazākam un samazināt strāvas zudumu un aizkavi. Ir vairāki to veidi, bet tie šeit netiks apspriesti, tāpēc, ja jūs interesē, dodieties šeit.
pārejai uz jaunu tehnoloģisko procesu ir nepieciešamas jaunas iekārtas, kas ir dārga darbība. Tas galvenokārt ietekmē procesoru cenas.
Pāreja uz jaunu posmu nenotiek uzreiz. Tehnoloģija ir jāpārbauda, tāpēc pirmās mikroshēmas, izmantojot jaunu tehnoloģisko procesu, var netikt ražotas pirmajā reizē (ietekmē cenu). Īpaši šī sarežģītība pieaug, palielinoties mikroshēmas laukumam, kas neļauj uzreiz pēc jauna tehnoloģiskā procesa prezentācijas “noformēt” ātras daudzkodolu mikroshēmas ar milzīgu čipu laukumu. Tas lielākā mērā attiecas uz augstākās klases video mikroshēmām, kurās var izmantot līdz pat 12 miljardiem tranzistoru!

Tātad, ko jums vajadzētu sagaidīt?

Padomājot, izrādās, ka šogad vai nākamgad jārēķinās ar būtisku energoefektivitātes lēcienu, kas ļaus palielināt augstākās klases čipu biežumu un samazināt lēto dzesēšanas prasības.

Pēc videokartēm

Pēc procesora

Kas attiecas uz procesoriem, AMD mums sola veiktspējas pieaugumu par 40% uz vienu pulksteni, kas sola veselīgu konkurenci ar Intel, kurš pēdējā laikā ir bijis slinks; viņu 5% pieaugums Skylake sarūgtināja daudzus fanus. Turklāt ar šādu procesa tehnoloģiju lēcienu Zen beidzot var dot Intel reālu energoefektivitātes pieaugumu. Vecie 28 nm nevarēja konkurēt šajā parametrā.

Pašlaik ir arī zināms, ka Zen procesori neaizstās FX un Opteron; šīs mikroshēmas netiks ražotas pēc 2016. gada.

Uz Zen mikroarhitektūru tiek liktas diezgan lielas cerības, jo Džims Kellers piedalījies tās izstrādē. Viņš ir pazīstams kā izstrādātājs, kurš izveidoja DEC Alpha 64 bitu RISC, kā rezultātā vēlāk tika izveidots AMD K7. Viņš izveidoja AMD K8 arhitektūru, pēc kuras viņš atstāja AMD 1999. gadā. Tagad, pēc atgriešanās 2012. gadā, viņš atkal pamet sarkanos.

Lūdzu, piedodiet par tik īsu ekskursiju vēsturē, varbūt kādu ieinteresēs šī tēma.

secinājumus

Mikroshēmas ražošanas procesam ir ļoti liela ietekme uz tādiem parametriem kā enerģijas patēriņš, tranzistoru skaits un netieši ietekmē veiktspēju.

Papildus tehnoloģiskā procesa jaunināšanai AMD un NVIDIA demonstrē arī jaunas arhitektūras, kas kopā ļaus veikt energoefektivitātes un veiktspējas lēcienu.

Tātad, ja jūs mocīja jautājums, vai jums vajadzētu gaidīt, līdz tiks izlaistas jaunas videokartes un procesori, vai iegādāties šeit un tagad, mēs sliecamies uz otro iespēju. Izņēmums, iespējams, būs visspēcīgākās videokartes, jo lielā mikroshēmas laukuma dēļ to izlaišana var aizkavēties.

Šonedēļ notika uzņēmumu pārstāvju tikšanās, kas dizainam izmanto Synopsys dizaina paketes. Ziņojumi bija veltīti pusvadītāju nozares turpmākā likteņa problēmām. Precīzāk, tika izskatīti jautājumi, kas saistīti ar turpmāku tehnoloģisko standartu samazināšanu. Mēs jau esam dzirdējuši, ka ražotāji, piemēram, TSMC, šogad plāno sākt būvēt rūpnīcu, lai ražotu 3 nm mikroshēmas, kā arī tiek ziņots, ka viņi izstrādā 2 nm tranzistoru prototipus. Problēma ir tā, ka tehnoloģisko standartu pazemināšanas ekonomiskā un cita ietekme pazūd ātrāk, nekā samazinās elementa izmērs uz mikroshēmas. Un visas labās lietas var apstāties jau 5nm mikroshēmu izlaišanas stadijā, nemaz nerunājot par risinājumu izlaišanu ar zemākiem standartiem.

reklāma

Tādējādi Qualcomm pārstāvis sacīja, ka, pārejot no 10 nm ražošanas uz 7 nm, tranzistora pārslēgšanas ātruma pieaugums var samazināties no iepriekšējā 16% pieauguma līdz minimālajam līmenim. Patēriņa ietaupījums no 30% pieauguma samazināsies līdz 10-25%, bet skaidu laukuma samazinājums samazināsies no 37% līdz 20-30%. Pārejot uz 5 nm, platība turpinās samazināties ar labu mērogošanas līmeni, taču veiktspējas un patēriņa ieguvumu ziņā tas nav droši. Turklāt struktūra FinFET tranzistoru formā pilnībā pārtrauks darboties pēc 3,5 nm tehnoloģiskajiem standartiem. Tāpēc jo īpaši Samsung gatavojas divu gadu laikā 4nm procesa ietvaros izmantot vārtus horizontālu pilnībā ieskautu nanovadītāju veidā (plakanu vai apaļu).

Mēs runājam par vienu no galvenajām mobilo mikroshēmojumu īpašībām.

Mūsdienu viedtālruņa procesors ir sarežģīts mehānisms, kas ietver tūkstošiem komponentu. Tādi rādītāji kā frekvence un kodolu skaits pamazām zaudē savu nozīmi, un tos nomaina tehniskā procesa jēdziens, kas raksturo procesora veiktspēju un energoefektivitāti.

Kas ir tehniskais process?

Procesors ietver tūkstošiem tranzistoru, kas pieļauj vai bloķē elektrisko strāvu, ļaujot loģiskajām shēmām darboties binārā sistēmā. Samazinot tranzistoru izmērus un attālumu starp tiem, ražotāji panāk lielāku mikroshēmojuma produktivitāti.

Mazāki tranzistori patērē mazāk enerģijas, nezaudējot veiktspēju. Neskatoties uz to, ka tranzistoru izmēri tieši neietekmē jaudu, šis parametrs ir jāuzskata par vienu no raksturlielumiem, kas ietekmē uzdevuma izpildes ātrumu sakarā ar konstrukcijas izmaiņām ierīces darbībā. Tranzistora izmērs būtībā raksturo procesoru tehnisko procesu.

Samazinot attālumu starp procesora komponentiem, tiek samazināts arī to mijiedarbībai nepieciešamais enerģijas daudzums. Pateicoties tam, mikroshēmām ar zemāku tehnoloģisko procesu ir lielāka autonomija, salīdzinot ar mikroshēmām ar augstāku tehnoloģisko procesu. Atšķirībā no vairuma viedtālruņa parametru, jo mazāks skaitlis, kas raksturo tehnisko procesu, jo labāk. Mūsu gadījumā tie ir nanometri (nm).

Tehnoloģiskā procesa attīstība viedtālruņos

Pirmajā Android viedtālrunī HTC Dream (2008) procesors darbojās ar 65 nm mikroshēmojumu. Mūsdienu vidēja budžeta modeļos šis parametrs svārstās no 28 līdz 14 nm. Flagmaņi un spēļu viedtālruņi bieži ir aprīkoti ar 14 un pat 10 nm procesoriem, tāpēc tie ir jaudīgi, energoefektīvi un mazāk pakļauti karstumam. Ņemot vērā, ka tehnoloģiju attīstība ir vērsta uz mašīnmācību un mākslīgo intelektu, lai sasniegtu jaunus veiktspējas augstumus, tehniskais process, visticamāk, tiks samazināts līdz 5, bet pēc tam līdz 1 nm.

Izvēloties viedtālruni, ir svarīgi ņemt vērā ne tikai kodolu skaitu un takts frekvenci, bet arī pievērst uzmanību tehniskajam procesam. Tas ir šis parametrs, kas netieši norādīs uz mikroshēmojuma atbilstību, veiktspēju, tendenci pārkarst un autonomiju. Šodien vidējās cenas segmentā ierīces jau ir aprīkotas ar 14 nm procesoriem, ko šobrīd var saukt par atbilstošu un sabalansētu risinājumu jebkuram modernam viedtālrunim.