Tehnološki proces 28 nm. Kaj je proces procesorske tehnologije in na kaj vpliva? Na kaj vpliva tehnični postopek?

Kljub temu, da tehnični proces ne vpliva neposredno na zmogljivost procesorja, ga bomo vseeno omenili kot lastnost procesorja, saj je tehnični proces tisti, ki s konstrukcijskimi spremembami vpliva na povečanje zmogljivosti procesorja. Rad bi opozoril, da je tehnični proces splošen koncept tako za centralne procesorje kot za grafične procesorje, ki se uporabljajo v video karticah.

Glavni element v procesorjih so tranzistorji - na milijone in milijarde tranzistorjev. Iz tega sledi princip delovanja procesorja. Tranzistor lahko prepušča in blokira električni tok, kar omogoča, da logična vezja delujejo v dveh stanjih - vklopljeno in izklopljeno, to je v dobro znanem binarnem sistemu (0 in 1).

Procesna tehnologija je v bistvu velikost tranzistorjev. In osnova zmogljivosti procesorja je ravno v tranzistorjih. Skladno s tem, manjši kot so tranzistorji, več jih je mogoče postaviti na procesorski čip.

Novi procesorji Intel so izdelani po 22 nm procesni tehnologiji. Nanometer (nm) je 10 na -9 potenco metra, kar je milijarda metra. Da si boste lahko bolje predstavljali, kako miniaturni so ti tranzistorji, vam bom izdal eno zanimivo znanstveno dejstvo: "S pomočjo sodobne tehnologije lahko na prerez človeškega lasu postavite 2000 tranzistorskih vrat!"

Če upoštevamo sodobne procesorje, je število tranzistorjev že dolgo preseglo 1 milijardo.

No, tehnični proces prvih modelov se sploh ni začel z nanometri, ampak z večjimi volumetričnimi količinami, a v preteklost se ne bomo vračali.

Primeri tehničnih procesov grafičnih in centralnih procesorjev

Zdaj si bomo ogledali nekaj najnovejših tehničnih procesov, ki jih uporabljajo znani proizvajalci grafičnih in centralnih procesorjev.

1. AMD (procesorji):

Tehnološki proces 32 nm. Sem spadajo Trinity, Buldožer, Llano. Na primer, v procesorjih Bulldozer je število tranzistorjev 1,2 milijarde s kristalno površino 315 mm2.

Tehnološki proces 45 nm. Sem spadajo procesorji Phenom in Athlon. Primer tukaj bi bil Phemom s številom tranzistorjev 904 milijonov in kristalno površino 346 mm2.

2. Intel:

Tehnološki proces 22 nm. Procesorji Ivy Bridge (Intel Core ix - 3xxx) so izdelani po 22 nm standardih. Na primer, Core i7 – 3770K, ima 1,4 milijarde tranzistorjev na krovu, s kristalno površino 160 mm2, vidimo znatno povečanje gostote namestitve.

Tehnološki proces 32 nm. Sem spadajo procesorji Intel Sandy Bridge (Intel Core ix – 2xxx). Tu jih je 1,16 milijarde na površini 216 mm2.

Tukaj lahko jasno vidite, da je Intel po tem kazalniku očitno pred svojim glavnim konkurentom.

3. AMD (ATI) (video kartice):

Tehnološki proces 28 nm. Radeon HD 7970 video kartica

4. Nvidia:

Tehnološki proces 28 nm. GeForce GTX 690

Ogledali smo si torej koncept tehničnega procesa v centralnih in grafičnih procesorjih. Danes razvijalci načrtujejo osvojitev 14 nm procesne tehnologije, nato pa 9 z uporabo drugih materialov in metod. In to še zdaleč ni meja!

we-it.net

Kaj je proces procesorske tehnologije in na kaj vpliva?

Vse sodobne računalniške tehnologije temeljijo na polprevodniški elektroniki. Za njegovo proizvodnjo se uporabljajo kristali silicija - eden najpogostejših mineralov na našem planetu. Od propada obsežnih cevnih sistemov in razvoja tranzistorske tehnologije je ta material zavzemal pomembno mesto v proizvodnji računalniške opreme.

Centralni in grafični procesorji, pomnilniški čipi, različni krmilniki - vse to je izdelano na osnovi silicijevih kristalov. Že pol stoletja se osnovni princip ni spremenil, izboljšujejo se le tehnologije ustvarjanja čipov. Postajajo tanjši in bolj miniaturni, energetsko učinkoviti in produktivni. Glavni parameter, ki ga bomo izboljšali, je tehnični proces.

Kaj je tehnični postopek

Skoraj vsi sodobni čipi so sestavljeni iz silicijevih kristalov, ki so obdelani z litografijo v posamezne tranzistorje. Tranzistor je ključni element vsakega integriranega vezja. Odvisno od stanja električnega polja lahko prenaša vrednost, ki je enaka logični enici (prepušča tok) ali nič (deluje kot izolator). V pomnilniških čipih se podatki zapisujejo s kombinacijami ničel in enic (pozicije tranzistorjev), v procesorjih pa se izračuni izvajajo ob preklopu.

Pri 14-nm tehnologiji (v primerjavi z 22-nm) se zmanjša število ovir, poveča njihova višina in zmanjša razdalja med dielektričnimi rebri.

Tehnološki proces je postopek in postopek za izdelavo katerega koli izdelka. V elektronski industriji je to v splošno sprejetem pomenu vrednost, ki označuje ločljivost opreme, ki se uporablja pri proizvodnji čipov. Od tega je neposredno odvisna tudi velikost funkcionalnih elementov, pridobljenih po obdelavi silicija (to je tranzistorjev). Čim bolj občutljiva in natančna je oprema, ki se uporablja za obdelavo kristalov za surovce procesorja, tem finejši bo tehnični postopek.

Kaj pomeni številčna vrednost tehničnega postopka?

V sodobni proizvodnji polprevodnikov je najpogostejša metoda fotolitografija - jedkanje elementov na čipu, prevlečenem z dielektričnim filmom, s pomočjo svetlobe. Prav ločljivost optične opreme, ki oddaja svetlobo za jedkanje, je tehnični postopek v splošno sprejeti razlagi besede. Ta številka označuje, kako tanka je lahko funkcija na čipu.

Fotolitografija - jedkanje elementov na kristalu

Na kaj vpliva tehnični postopek?

Tehnični proces neposredno vpliva na število aktivnih elementov polprevodniškega čipa. Tanjši kot je tehnični proces, več tranzistorjev se prilega na določeno področje čipa. V prvi vrsti to pomeni povečanje števila izdelkov iz enega kosa. Drugič, zmanjšanje porabe energije: tanjši kot je tranzistor, manj energije porabi. Posledično bo ob enakem številu in razporeditvi tranzistorjev (in s tem povečanju zmogljivosti) procesor porabil manj energije.

Pomanjkljivost prehoda na fini tehnični postopek je podražitev opreme. Nove industrijske enote omogočajo, da so procesorji boljši in cenejši, sami pa se dražijo. Posledično lahko le velike korporacije vložijo milijarde dolarjev v novo opremo. Celo tako znana podjetja, kot so AMD, Nvidia, Mediatek, Qualcomm ali Apple, sama ne izdelujejo procesorjev, ampak to nalogo zaupajo velikanom, kot je TSMC.

Kaj daje zmanjšanje tehničnega postopka?

Z zmanjšanjem tehnološkega procesa ima proizvajalec možnost povečati zmogljivost ob ohranjanju enakih dimenzij čipa. Na primer, prehod z 32 nm na 22 nm je omogočil podvojitev gostote tranzistorjev. Posledično je bilo na istem čipu kot prej mogoče postaviti ne 4, ampak že 8 procesorskih jeder.

Za uporabnike je glavna prednost manjša poraba energije. Čipi, ki uporabljajo tanjšo procesno tehnologijo, zahtevajo manj energije in proizvajajo manj toplote. Zahvaljujoč temu lahko poenostavite napajalni sistem, zmanjšate hladilnik in manj pozornosti posvetite komponentam za pihanje.

Shematska napoved procesnih sprememb v prihodnosti

Procesorska tehnologija na pametnih telefonih

Pametni telefoni so zahtevni glede virov strojne opreme in hitro praznijo baterijo. Zato razvijalci procesorjev za mobilne naprave poskušajo upočasniti porabo praznjenja v proizvodnjo uvesti najnovejše tehnične procese. Na primer, nekoč priljubljeni dvojedrni MediaTek MT6577 je bil izdelan s tehnologijo 40 nm, zgodnje serije Qualcomm Snapdragon 200 pa so bile izdelane s tehnologijo 45 nm.

V letih 2013–2015 je 28 nm postal glavni tehnološki proces za čipe, ki se uporabljajo v pametnih telefonih. MediaTek (do vključno Helio X10), Qualcomm Snapdragon S4, serija 400, kot tudi modeli 600, 602, 610, 615, 616 in 617 so vsi 28 nm. Uporabljali so ga tudi pri izdelavi Snapdragon 650, 652, 800, 801, 805. »Vroči« Snapdragon 810 je bil, zanimivo, izdelan po tanjšem 20 nm tehnološkem procesu, a mu to ni kaj dosti pomagalo.

Apple je prav tako uporabil 20nm tehnologijo v svojem A7 (iPhone 5S). Apple A8 za šesti iPhone je uporabljal 20 nm, model A9 (za 6s in SE) pa že uporablja novo 16 nm procesno tehnologijo. V letih 2013–2014 je Intel izdelal svoj Atom Z3xxx z uporabo 22-nanometrske tehnologije. Od leta 2015 so bili v proizvodnjo uvedeni čipi s 14 nm.

Naslednji korak v razvoju procesorjev za pametne telefone je širok razvoj 14 in 16 nm tehnoloških procesov, nato pa lahko pričakujemo 10 nm. Prve kopije na njem so lahko Qualcomm Snapdragon 825, 828 in 830.

mobcompany.info

Kakšen je tehnični proces v procesorju: pomen velikosti kristala

09.07.2017
Blog Dmitrija Vassijarova.

Dober dan.

Skupaj odgrnimo tančico tako zapletene zadeve, kot je proizvodnja procesorjev za računalnike. Zlasti iz tega članka boste izvedeli, kakšen je tehnični proces v procesorju in zakaj ga vsako leto razvijalci poskušajo zmanjšati.

Kako so izdelani procesorji?

Najprej morate poznati odgovor na to vprašanje, da bodo nadaljnje razlage jasne. Vsaka elektronska oprema, vključno s CPU, je ustvarjena na osnovi enega najpogosteje uporabljenih mineralov - silicijevih kristalov. Poleg tega se v te namene uporablja že več kot 50 let.

Kristali so obdelani z litografijo, da omogočijo izdelavo posameznih tranzistorjev. Slednji so temeljni elementi čipa, saj je v celoti sestavljen iz njih.

Funkcija tranzistorjev je blokiranje ali prepuščanje toka, odvisno od trenutnega stanja električnega polja. Tako logična vezja delujejo v binarnem sistemu, to je v dveh položajih - vklopljeno in izklopljeno. To pomeni, da bodisi prenašajo energijo (logična ena) bodisi delujejo kot izolatorji (ničla). Pri preklapljanju tranzistorjev v CPE se izvajajo izračuni.

Zdaj pa o glavnem

Na splošno se tehnološki proces nanaša na velikost tranzistorjev.

Kaj to pomeni? Vrnimo se spet k proizvodnji procesorjev.

Najpogosteje uporabljena metoda je fotolitografija: kristal prekrijejo z dielektričnim filmom in iz njega s svetlobo jedkajo tranzistorje. V ta namen se uporablja optična oprema, katere ločljivost je v bistvu tehnični proces. Tankost tranzistorjev na kristalu je odvisna od njegove vrednosti - od natančnosti in občutljivosti naprave.

Kaj to daje?

Kot razumete, manjši kot so, več jih je mogoče postaviti na čip. To vpliva na:

Odvajanje toplote in poraba energije. Z zmanjšanjem velikosti elementa ta zahteva manj energije in zato proizvaja manj toplote. Ta prednost vam omogoča namestitev zmogljivih procesorjev v majhne mobilne naprave. Mimogrede, zahvaljujoč nizki porabi energije sodobnih čipov, tablični računalniki in pametni telefoni zdržijo polnjenje dlje. Pri osebnih računalnikih manjše odvajanje toplote omogoča poenostavitev hladilnega sistema.
Število praznin. Po eni strani je za proizvajalce koristno, da skrajšajo tehnični proces, saj se iz enega obdelovanca pridobi večja količina izdelkov. Res je, da je to le posledica izpopolnitve tehničnega procesa in ne iskanja koristi, saj je po drugi strani za zmanjšanje velikosti tranzistorjev potrebna dražja oprema.

Zmogljivost čipa. Več elementov kot ima, hitreje bo deloval, fizična velikost pa bo ostala enaka.

Tehnološki proces v številkah in primerih

Tehnološki proces se meri v nanometrih (nm). To je 10 na -9 potenco metra, kar pomeni, da je en nanometer njegova milijarda. Sodobni procesorji so v povprečju izdelani po 22 nm procesni tehnologiji.

Lahko si predstavljate, koliko tranzistorjev se prilega procesorju. Da bi bilo bolj jasno, lahko odrezano območje človeškega lasu sprejme 2000 elementov. Čeprav je čip miniaturen, je očitno večji od lasu, zato lahko vključuje milijarde tranzistorskih vrat.

Želite izvedeti natančneje? Naj vam navedem nekaj primerov:

Procesorji AMD, in sicer Trinity, Llano, Bulldozer, imajo 32 nm procesno tehnologijo. Zlasti kristalno območje slednjega je 315 mm2, kjer se nahaja 1,2 milijarde tranzistorjev. Phenom in Athlon istega proizvajalca sta izdelana po 45 nm procesni tehnologiji, kar pomeni, da imata 904 milijone z osnovno površino 346 mm2.

Intel ima čipe, ki temeljijo na standardu 22 nm - to je družina Ivy Bridge (Intel Core ix - 3xxx). Za jasnost: Core i7 – 3770K ima 1,4 milijarde elementov, kljub dejstvu, da je njegova matrica velika le 160 mm. Ista znamka ima tudi 32nm izdelke. Govorimo o Intel Sandy Bridge (2xxx). Na površini 216 mm2 se prilega 1,16 milijarde tranzistorjev.

Mimogrede, vse, kar ste izvedeli o tehničnih procesih za centralne računalniške naprave, velja tudi za grafične naprave. Na primer, ta vrednost v grafičnih karticah AMD (ATI) in Nvidia je 28 nm.

Zdaj veste več o tako pomembni komponenti vašega računalnika, kot je procesor. Vrnite se za več informacij.

Se vidimo kasneje.

Intel: Naš 10nm proces bo najboljši v industriji

Intel je potrdil zamudo pri množični proizvodnji procesorjev z uporabo 10nm procesa do druge polovice leta 2017. Proizvajalec čipov trdi, da bo moral zaradi težav pri obvladovanju novih proizvodnih standardov podaljšati življenjski cikel 14nm procesa CPU še za eno leto. Tako bo Intel naslednje leto predstavil procesorje Kaby Lake, Cannonlake pa bo izšel šele leta 2017. Intelovo vodstvo je priznalo, da se lahko zaradi vse večje kompleksnosti proizvodnje čipov slavni Moorov zakon spremeni. Vendar v nasprotju s konkurenti Intel ne namerava poenostaviti značilnosti nove proizvodne tehnologije, da bi pospešil njen čas na trgu. Korporacija je prepričana, da bo njena 10nm procesna tehnologija najboljša v industriji.

Cikličnost Moorovega zakona se poveča

Ko je Gordon Moore leta 1965 prvič opazil podvojitev števila tranzistorjev v integriranih vezjih, je ugotovil, da se število podvoji vsakih 12 mesecev. Leta 1975 je popravil svoje opazovanje in napovedal, da se bo število tranzistorjev v mikrovezjih vsaki dve leti podvojilo. V zadnjih nekaj letih so proizvodne tehnologije in integrirana vezja postala tako zapletena, da so povzročila daljše cikle menjave procesov. Posledično se število tranzistorjev na čipih podvoji vsaki dve leti in pol ali manj. Zaradi tega je Intel dejansko prisiljen izdelati ne dve, ampak tri družine mikroprocesorjev, ki uporabljajo isto tehnologijo.

"Zadnja dva prehoda sta pokazala, da je dolžina današnjega cikla približno dve leti in pol," je povedal Brian Krzanich, Intelov izvršni direktor, med četrtletnim konferenčnim klicem podjetja z vlagatelji in finančnimi analitiki. »V skladu s tem v drugi polovici leta 2016 načrtujemo uvedbo Kaby Lake, tretje generacije naših 14nm izdelkov, ki bodo temeljili na temeljih arhitekture Skylake, vendar s ključnimi izboljšavami zmogljivosti. Pričakujemo, da bo ta inovacija v našem načrtu uvedla nove zmogljivosti in povečala računalniško hitrost, hkrati pa utrla pot gladkemu prehodu na 10 nm.”

Niso vsi procesi enaki

Intel namerava začeti s proizvodnjo svojih čipov s kodnim imenom Cannonlake z uporabo 10nm proizvodne tehnologije šele v drugi polovici leta 2017. Sodeč po poročilih iz neuradnih virov, namerava Samsung že leta 2016 začeti množično proizvodnjo čipov z uporabo 10 nm tehnologije. Tako lahko Samsung pri razvoju naprednih tehnoloških procesov prehiti Intel.

Teoretično bi lahko zaostanek predstavljal težavo za Intel, saj nižje proizvodne stopnje pomenijo priložnost za zmanjšanje porabe energije in povečanje zmogljivosti. Medtem ko Intelovi procesorji ne tekmujejo neposredno s procesorji Apple A in Samsung Exynos (ki jih Samsung proizvaja z uporabo najsodobnejše tehnologije), naprave, ki temeljijo na Intelu, tekmujejo s tistimi, ki temeljijo na teh čipih. Posledično se bo z naraščanjem priljubljenosti takšnih naprav zmanjšala priljubljenost elektronike, ki temelji na izdelkih Intel.

Vendar je vredno razumeti, da je 10 nm le ime tehnološkega procesa, ki označuje eno od njegovih značilnosti. Vsi Intelovi proizvodni procesi so na splošno boljši od tistih drugih proizvajalcev polprevodnikov. Tako 14-nm in 16-nm FinFET tehnologije Samsung, GlobalFoundries in TSMC, čeprav uporabljajo manjše tranzistorje, temeljijo na povezavah iz 20-nm procesne tehnologije. Tako se velikost čipov, proizvedenih s tehnologijama 14LPE in CLN16FF, ne razlikuje od tistih, proizvedenih z manj naprednimi postopki, kar ne omogoča bistveno povečanja proračuna tranzistorjev v primerjavi s predhodniki.

V primerjavi s tehnologijami izdelave čipov drugih proizvajalcev polprevodnikov so Intelovi novi proizvodni procesi vedno boljši od svojih predhodnikov v vseh pogledih. Tako Intelova 14-nm procesna tehnologija ne samo poveča frekvenčni potencial in zmanjša porabo energije, temveč tudi poveča gostoto tranzistorjev, kar omogoča integracijo več funkcionalnih blokov v mikrovezja.

Intel: Ostali bomo vodilni v industriji polprevodnikov!

Izvršni direktor Intel je poudaril, da podjetje ne bo uporabljalo vseh vrst trikov, da bi formalno razglasilo prehod na 10 nm procesno tehnologijo. Nova tehnologija izdelave bo zmanjšala velikost tako tranzistorjev kot interkonekcij, kar poveča gostoto elementov in zmanjša stroške čipov na tranzistor.

"Verjamemo, da bo, če pogledate skaliranje, precej dramatično v primerjavi s tem, kar je tipično pri prehodu iz enega procesa v drugega," je dejal gospod Krzanich. »Ne bom zdaj navajal natančnih številk. Vendar verjamemo, da če združimo vse [10nm tehnološke inovacije] skupaj, se naš vodilni položaj [v industriji] ne bo spremenil, tudi z zamudo [pri pošiljkah čipov].«

V Intelovem proizvodnem kompleksu

Šef Intela ni razkril veliko podrobnosti o 10nm tehnološkem procesu, pa tudi ne natančnih razlogov za zamudo pri začetku njegove uporabe. Vendar je namignil, da nova tehnologija izdelave uporablja "izboljšane" tranzistorje z navpičnimi vrati (FinFET) in potopno litografijo z več vzorci.

»Vsak [tehnični proces] ima svoj recept za kompleksnost in težavnost,« je pojasnil gospod Krzanich. »Težave pri prehodu s 14 nm na 10 nm so približno enake težavam s prehodom iz 22 nm na 14 nm. [Potopno] fotolitografijo postaja vse težje uporabljati, saj se velikosti elementov čipov zmanjšujejo. Število prehodov pri uporabi več vzorcev se poveča.«

Intel: V prvem letu bomo izdali na milijone Cannonlake

Ni skrivnost, da je proces vstopa na trg čipov Broadwell trajal več mesecev, začetni obseg proizvodnje Core M (Broadwell) z uporabo 14 nm tehnologije pa je bil majhen. Intel obljublja, da bo dodatno leto pomagalo njegovim inženirjem izpopolniti 10nm proces, da bi nove čipe Cannonlake hitro lansirali v resnično množično proizvodnjo.

»V drugi polovici leta 2017 bomo začeli s proizvodnjo prvih 10nm procesorjev s kodnim imenom Cannonlake,« je povedal gospod Krzanich. "Ko govorimo o drugi polovici leta 2017, govorimo o milijonih enot in velikih količinah."

300mm rezina z Intel čipi

Intel: Cikel tik-tak se morda še vrne

Intel pravi, da čeprav se je čas uporabe enega tehnološkega procesa za izdelavo mikroprocesorjev zdaj raztegnil na dve in pol do tri leta, se bo podjetje poskušalo vrniti k svojemu modelu "tik-tak", katerega cikel je približno dve leti. leta. Povsem mogoče je, da bo vrnitev "tik-tak" zahtevala prehod na uporabo fotolitografije v globokem ultravijoličnem (ekstremna ultravijolična litografija, EUV). Če se 10 nm procesna tehnologija uporablja tri leta, lahko do leta 2020 EUV skenerji postanejo ekonomsko izvedljivi za proizvodnjo čipov s 7 nm procesno tehnologijo.

Opozoriti je treba, da podaljševanje tehnoloških ciklov pomeni tudi podaljševanje mikroarhitekturnih ciklov: zdaj bo ena temeljna mikroarhitektura uporabljena za tri generacije procesorjev v treh letih. Kako namerava Intel povečati zmogljivost v vsaki generaciji in kako pomembno bo povečanje hitrosti procesorja vsako leto, bo pokazal čas.

Če opazite napako, jo označite z miško in pritisnite CTRL+ENTER.

3dnews.ru

Bitka za nanometre: zakaj proizvajalci zmanjšujejo tehnični proces

Od leta 1965 poznamo tako imenovani Moorov zakon: »Število tranzistorjev, nameščenih na čipu integriranega vezja, se podvoji vsakih 24 mesecev, kar vodi v nove tehnologije, večjo produktivnost in preboje v elektroniki.« Eden od očetov Intela si ob predstavitvi tega zakona javnosti ni mogel predstavljati, da se ga bodo inženirji lahko držali kar petdeset let. Ni si mogel predstavljati, da se bodo leta 2014 v samem Intelu začele težave s spoštovanjem tega zakona. Navsezadnje je za povečanje števila tranzistorjev v procesorju potrebno zmanjšati tehnični proizvodni proces. Preprosto povedano, zmanjšajte fizično velikost tranzistorjev in povečajte njihovo gostoto. Trenutno se lahko obvladana velikost šteje za 22 nanometrov, to je velikost tranzistorjev v procesorju Intel Haswell. Zdi se, da redukcija prinaša samo težave: strožji standardi glede čistoče prostorov, težje je izdelati šablono za litografijo, začnejo vplivati kvantni učinki in težje je nadzorovati kakovost. Toda noben uspešen proizvajalec ne bo šel skozi takšne težave, če ne gre za zmanjšanje proizvodnih stroškov in konkurence. V skladu s tem je mogoče identificirati več razlogov za prehod na bolj subtilne tehnične procese.

Prvič: učinki, povezani z valovno dolžino svetlobe in frekvenco signalov. Vsa elektronika (in ne le ona) je zgrajena na abstrakcijah in poenostavitvah. Da bi lahko varno kombinirali elemente brez ponovne popolne analize, morajo elementi slediti principu superpozicije. Da bi bilo načelo superpozicije resnično, mora biti lestvica signala bistveno večja od zakasnitve širjenja signala v vezju. To pomeni, da pri frekvenci 3 GHz, če poznamo hitrost svetlobe, ugotovimo, da mora biti velikost vezja bistveno manjša od 10 cm, kar je bistveno - to pomeni 3-4 krat.

Drugič: poraba energije in odvajanje toplote. Manjši kot je element, manj energije porabi in proizvaja toploto. To omogoča uporabo zmogljivih procesorjev v ultrakompaktnih napravah. Res je, ko se velikost tranzistorjev zmanjša, se težave z odvajanjem toplote povečajo, tako da se očitno prednosti in slabosti kompenzirajo.

Tretjič: tranzistorji, ki sestavljajo več kot vse sodobne procesorje, niso le napetostno krmiljeno stikalo. Zaradi svoje strukture je tudi majhen kondenzator, katerega kapacitivnost je izračunana v femto-faradih, vendar še vedno ni enaka nič. Vsak kondenzator povzroči majhno zakasnitev pri širjenju digitalnega signala, ki se poveča, ko se poveča število povezanih komponent. Kot rezultat, na izhodu namesto pravokotnega impulza dobimo nekaj takega:

Četrtič: zmanjšanje proizvodnih stroškov. To je po mojem mnenju pomemben razlog. Vsak posamezen procesor je vzgojen na rezini, kjer jih je ogromno. Manjša kot je površina posameznega čipa (procesorja), več jih je mogoče postaviti na eno rezino in večji je dobiček. Toda to je le posledica zmanjšanja tehničnega procesa, zato bi bilo napačno reči, da proizvajalci posebej poskušajo namestiti več procesorjev na eno silicijevo podlago.

Zdi se mi, da bi se proizvajalci hitro strinjali, da je Moorov zakon nesmisel in bi nehali reducirati vse. Navsezadnje zmanjšanje tehničnega procesa vodi do velikega števila zavrnjenih procesorjev. Težko je verjeti, da lahko le majhna nihanja v zemeljski skorji, za človeka neopazna, povečajo število neuporabnih procesorjev na 80%! Tu pride do izraza razumevanje tako precej visoke cene procesorjev. Kompleksni materiali, najsodobnejša oprema, ogromno število znanstvenikov in druge težave ne ustavijo proizvajalcev v želji po zmanjšanju tehničnega procesa. Zakaj ne? Navsezadnje je vsekakor stroškovno učinkovito. Intel že dolgo obljublja, da bo zgradil tovarno na Luni, ker je tam šibka gravitacija, ni potresov in lahko reduciraš tehnološki proces na atom!

Kako obnoviti podatke s trdega diska po formatiranju

Pri 14-nm tehnologiji (v primerjavi z 22-nm) se zmanjša število ovir, poveča njihova višina in zmanjša razdalja med dielektričnimi rebri.

Kaj pomeni številčna vrednost tehničnega postopka?

Na kaj vpliva tehnični postopek?

Kaj daje zmanjšanje tehničnega postopka?

Procesorska tehnologija na pametnih telefonih

Všeč vam bo tudi:

Kako narediti posnetek zaslona na iPhone 7
Katere vrste senzorjev so v pametnih telefonih?

V pričakovanju izdaje novih generacij procesov in video kartic AMD in NVIDIA je vredno preučiti tako pomembno značilnost čipa, kot je tehnološki proces njegove proizvodnje. Intel od leta 2015 koviči procesorje na 14 nm procesni tehnologiji, medtem ko AMD in NVIDA uporabljata že zastarelo 28 nm procesno tehnologijo. Iz našega članka se boste naučili kakšen je proces proizvodnje čipov? in njega vpliv na glavne značilnosti CPE/GPU, in poiščite tudi odgovor na vprašanje: "Kaj je bolje: kupiti zdaj ali počakati na novo generacijo?"

Uvod

AMD je izbral 14 nm od GlobalFoundries in Samsung za svoj Polaris GPE in Zen CPE, ki je manjši od NVIDIA 16 nm od TSMC. O tehnologijah teh podjetij pa lahko preberete na ustreznih povezavah: , .

Vnaprej je treba opozoriti, da se tukaj ne bomo dotaknili vseh tankosti proizvodnje tranzistorjev, tukaj boste preprosto spoznali pomen bolj subtilnega tehničnega procesa.

Kaj je tehnični proces?

Na splošno tehnični proces izdelave polprevodniških vezij vključuje zaporedje različnih tehnoloških in krmilnih operacij. Toda zakaj je potem v stolpcu tehnični postopek številka zapisana v nanometrih? Samo fotolitografska oprema, ki se uporablja za proizvodnjo tranzistorjev, ima ločljivost. Da bi to bolje razumeli, vam svetujemo, da si ogledate ta video:

Sčasoma se ta proces evolucijsko izboljša, kar nam omogoča, da še vedno upoštevamo Moorov zakon.

Zanimivost: Intel Pentium je imel proizvodni proces 800 nm, kar se po sodobnih standardih zdi noro velika številka! In samo 3,1 milijona tranzistorjev. (Intel Core i7-5960X ima 14 nm in 2,6 milijarde tranzistorjev)

Na kaj vpliva tehnični postopek?

Ni zaman, da so proizvajalci ponosni na novo doseženo raven tega tehnološkega procesa. Navsezadnje zagotavlja oprijemljive koristi:

zmanjšanje samih tranzistorjev vodi do povečanja njihovega števila na enoto površine in to povečanje omogoča namestitev večjega števila tranzistorjev na substrat, kar poveča zmogljivost s povečanjem števila računalniških enot ali zmanjšanje površine sam substrat, pri tem pa ohranja enako število tranzistorjev.
Manjša velikost tranzistorjev omogoča zmanjšanje njihove toplote in porabe energije. To vam omogoča bodisi povečanje frekvence in števila računalniških jeder brez ogrožanja odvajanja toplote bodisi preprosto zmanjšanje porabe energije, kar je še posebej priročno za prenosnike.
Tranzistorji FinFET se pogosto uporabljajo v povezavi s procesno tehnologijo 14 nm. To so tranzistorji, ki imajo tridimenzionalna vrata v obliki plavuti, kar omogoča, da je tranzistor manjši in zmanjša izgubo in zakasnitev toka. Obstaja jih več vrst, vendar tukaj ne bomo obravnavali, zato, če vas zanima, pojdite sem.
prehod na nov tehnološki proces zahteva novo opremo, kar pa je drag poseg. To vpliva predvsem na ceno procesorjev.
Prehod na novo stopnjo se ne zgodi takoj. Tehnologijo je treba testirati, zato se lahko prvi čipi po novem tehnološkem postopku ne izdelajo prvič (vpliva na ceno). Ta kompleksnost še posebej narašča s povečanjem površine čipa, kar ne omogoča takoj po predstavitvi novega tehnološkega procesa, da bi "izklesali" hitre večjedrne čipe z veliko površino čipa. To v večji meri velja za vrhunske video čipe, kjer je mogoče uporabiti do 12 milijard tranzistorjev!

Torej, kaj lahko pričakujete?

Če dobro pomislite, se izkaže, da bi morali letos ali naslednje leto pričakovati pomemben preskok v energetski učinkovitosti, ki vam bo omogočil povečanje frekvence vrhunskih čipov in zmanjšanje zahtev po hlajenju poceni.

Z video karticami

Po procesorju

Kar zadeva procesorje, nam AMD obljublja 40-odstotno povečanje zmogljivosti na takt, kar obljublja zdravo konkurenco z Intelom, ki je zadnje čase lenoben, njihov 5-odstotni dvig v Skylaku pa je razburil številne oboževalce. Poleg tega lahko Zen s takšnim preskokom v procesni tehnologiji Intelu končno resnično poveča energetsko učinkovitost. Stari 28 nm se v tem parametru ni mogel kosati.

Trenutno je tudi znano, da procesorji Zen ne bodo nadomestili FX in Opteron; ti čipi ne bodo proizvedeni po letu 2016.

Od mikroarhitekture Zen polagamo precej velike upe, saj je Jim Keller sodeloval pri njenem razvoju. Znan je kot razvijalec, ki je ustvaril 64-bitni RISC DEC Alpha, kar je kasneje povzročilo AMD K7. Ustvaril je arhitekturo AMD K8, po kateri je leta 1999 zapustil AMD. Zdaj, po vrnitvi leta 2012, znova zapušča rdeče.

Oprostite nam za tako kratek izlet v zgodovino, morda bo ta tema koga zanimala.

zaključki

Proces izdelave čipov ima zelo velik vpliv na parametre, kot so poraba energije, število tranzistorjev in posredno vpliva na zmogljivost.

AMD in NVIDIA poleg nadgradnje tehnološkega procesa predstavljata tudi nove arhitekture, ki bodo skupaj omogočile preskok v energetski učinkovitosti in zmogljivosti.

Torej, če vas muči vprašanje, ali naj počakate do izdaje novih grafičnih kartic in procesorjev ali kupite tukaj in zdaj, se nagibamo k drugi možnosti. Izjema bodo verjetno najzmogljivejše grafične kartice, saj se lahko zaradi velike površine čipa njihova izdaja zamakne.

Ta teden je potekalo srečanje predstavnikov podjetij, ki za projektiranje uporabljajo oblikovalske pakete Synopsys. Poročila so bila posvečena problemom prihodnje usode industrije polprevodnikov. Natančneje, obravnavana so bila vprašanja, povezana z nadaljnjim zniževanjem tehnoloških standardov. Slišali smo že, da proizvajalci, kot je TSMC, nameravajo letos začeti graditi tovarno za proizvodnjo 3nm čipov, kot so poročali, da razvijajo prototipe 2nm tranzistorjev. Težava je v tem, da ekonomski in drugi učinki nižanja tehnoloških standardov izginejo hitreje, kot se zmanjšuje velikost elementa na čipu. In vse dobre stvari se lahko ustavijo že na stopnji izdaje 5nm čipov, da ne omenjamo izdaje rešitev z nižjimi standardi.

oglaševanje

Tako je predstavnik Qualcomma dejal, da se lahko pri prehodu iz 10-nm proizvodnje na 7-nm povečanje hitrosti preklopa tranzistorja zmanjša s prejšnjega 16-odstotnega povečanja na minimalno raven. Prihranek pri porabi s 30-odstotnim povečanjem se bo zmanjšal na 10–25 %, zmanjšanje površine čipov pa se bo zmanjšalo s 37 % na 20–30 %. Pri prehodu na 5 n se bo površina še naprej zmanjševala z dobro stopnjo skaliranja, vendar glede zmogljivosti in koristi pri porabi to ni gotovo. Poleg tega bo struktura v obliki tranzistorjev FinFET popolnoma prenehala delovati po tehnoloških standardih 3,5 nm. Zato se zlasti Samsung pripravlja na uporabo vrat v obliki vodoravnih popolnoma obkroženih nanoprevodnikov (ploščatih ali okroglih) v okviru 4nm procesa v dveh letih.

Govorimo o eni od glavnih značilnosti mobilnih naborov čipov.

Procesor sodobnega pametnega telefona je kompleksen mehanizem, ki vključuje na tisoče komponent. Kazalniki, kot sta frekvenca in število jeder, postopoma izgubljajo svoj pomen in jih nadomešča koncept tehničnega procesa, ki označuje zmogljivost in energetsko učinkovitost procesorja.

Kaj je tehnični proces?

Procesor vključuje na tisoče tranzistorjev, ki omogočajo ali blokirajo električni tok, kar omogoča, da logična vezja delujejo v binarnem sistemu. Z zmanjšanjem velikosti tranzistorjev in razdalje med njimi proizvajalci dosegajo večjo produktivnost nabora čipov.

Manjši tranzistorji porabijo manj energije brez žrtvovanja zmogljivosti. Kljub dejstvu, da velikost tranzistorjev ne vpliva neposredno na moč, je treba ta parameter obravnavati kot eno od značilnosti, ki vpliva na hitrost dokončanja naloge zaradi konstrukcijskih sprememb v delovanju naprave. Velikost tranzistorja v bistvu označuje tehnični proces procesorjev.

Z zmanjšanjem razdalje med komponentami procesorja se zmanjša tudi količina energije, ki je potrebna za njihovo interakcijo. Zahvaljujoč temu imajo čipi z nižjim tehnološkim procesom večjo avtonomijo v primerjavi s čipi z višjim tehnološkim procesom. Za razliko od večine parametrov pametnega telefona nižje kot je število, ki označuje tehnični proces, tem bolje. V našem primeru so to nanometri (nm).

Razvoj tehnološkega procesa v pametnih telefonih

V prvem pametnem telefonu Android, HTC Dream (2008), je procesor deloval na 65 nm naboru čipov. V današnjih modelih srednjega proračuna se ta parameter giblje med 28-14 nm. Vodilni in igričarski pametni telefoni so pogosto opremljeni s 14 in celo 10 nm procesorji, zato so zmogljivi, energijsko učinkoviti in manj izpostavljeni toploti. Glede na to, da je razvoj tehnologije usmerjen v strojno učenje in umetno inteligenco, bo za doseganje novih višin v zmogljivosti tehnični proces najverjetneje zmanjšan na 5 in nato na 1 nm.

Pri izbiri pametnega telefona je pomembno upoštevati ne le število jeder in takt, temveč bodite pozorni tudi na tehnični proces. Ta parameter bo posredno pokazal ustreznost nabora čipov, zmogljivost, nagnjenost k pregrevanju in avtonomijo. Danes so naprave v srednjem cenovnem segmentu že opremljene s 14 nm procesorji, ki jih trenutno lahko imenujemo ustrezna in uravnotežena rešitev za kateri koli sodoben pametni telefon.