Особенности процессоров с архитектурой Penryn - Характеристика процессоров различных архитектур
Инновации, реализованные в архитектуре процессоров Penryn относительно предыдущих процессоров: увеличившееся количество транзисторов - более 410 млн. для двухъядерного дизайна (291 млн. транзисторов у 65 нм 2-ядерного Conroe) и более 820 млн. для четырехъядерного Yorkfield, при уменьшившейся до 110 ммІ площади кристалла (у Conroe - 143 ммІ). Именно здесь просматривается сохранение закона Мура, согласно которому по-прежнему с периодичностью примерно раз в два года удваивается количество транзисторов, снижается удельная цена изготовления одного транзистора, увеличивается производительность.
Среди чипов также присутствуют варианты с объемом кэша L2 до 12 Мб, а в целом все семейство отличается повышенной производительностью и расширенными возможностями управления режимами энергопотребления. По поводу энергопотребления 45 нм процессоров Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Core 2 Quad и Xeon с ядром Penryn известно, что в целом TDP соответствует около 35 Вт у чипов для ноутбуков, порядка 65 Вт у mainstream-чипов для настольных ПК, около 80 Вт - у 4-ядерных серверных процессоров и чипов для экстремальных геймеров, при увеличенной производительности.
Через год после показа первых 45 нм пластин с памятью SRAM, были показаны первые процессоры Penryn и появились дополнительные подробности об используемых материалах и технологиях. Прежде всего стоит отметить, что переход на новые, более прецизионные нормы техпроцесса влечет за собой необходимость решения вопросов уменьшения токов утечек транзисторов, что напрямую влияет на энергопотребление и тепловыделение чипа в целом, и все это на фоне увеличения производительности и усложнения архитектуры и топологии процессора.
При переходе к нормам 45 нм техпроцесса для создания затворов транзисторов с малыми токами утечек инженерам Intel пришлось использовать новый материал для диэлектрика - так называемый high-k диэлектрик, в сочетании с новым материалом электрода затвора транзистора из сочетания металлов. Дело в том, что диоксид кремния (SiO2, традиционно использовавшийся в качестве диэлектрика для создания затвора транзистора на протяжении сорока лет, просто-напросто исчерпал свои физические возможности. При разработке предыдущего 65 техпроцесса инженерам Intel удалось создать слой диэлектрика из диоксида кремния с легирующими углеродистыми присадками толщиной 1,2 нм - всего пять атомных слоев!
Однако дальнейшее снижение толщины этого слоя приводит к появлению эффекта прямого тунеллирования и резкому увеличению тока утечки через материал диэлектрика затвора - по сути, диоксида кремния перестает быть препятствием для свободного дрейфа электронов, которые в таких условиях проявляют свойства уже не только частиц, но и волны, и никакой возможности гарантированно управлять состоянием такого транзистора уже нет.
Решить эту критическую проблему инженерам Intel помог подбор другого типа диэлектрика.
Для этого диоксид кремния был заменен на тонкий слой материала на базе солей редкоземельного металла гафния с высоким показателем диэлектрической проницаемости K (high-k), в результате чего ток утечки удалось сократить более чем в десять раз по сравнению с традиционным диоксидом кремния.
Однако не все оказалось так гладко. Физика физикой, но химия нового чудесного затвора из high-k диэлектрика оказалось не совместимой с традиционно применяемым для изготовления электрода затвора кремнием, и этот вопрос оказался для инженеров Intel вторым крепким орешком при переходе на 45 нм производство. Требовалось разработать новый металлический затвор, совместимый с новым диэлектриком. Годы ушли на то, чтобы не только найти подходящий материал для электродов затвора, но также на разработку технологий его использования для затворов разной проводимости - NMOS и PMOS.
Количество материалов и химических элементов, задействованных в производстве современных чипов, растет просто гигантскими шагами, еще недавно их можно было насчитать десяток-другой, а теперь - более половины Периодической таблицы Д. И. Менделеева!
Технологический 45 нм процесс Intel носит название P1266, при этом литография при производстве чипов Penryn используется та же, что и при работе с 65 нм техпроцессом. Несмотря на новый дизайн фоторезистов и новое поколение фотомасок, использование все тех же 193 нм литографических инструментов позволило значительно сократить затраты при переходе на 45 нм нормы производства.
Этот 45 нм техпроцесс Intel подразумевает меньшие размеры транзисторов при значительно более плотном размещении этих транзисторов на пластине - примерно в два раза более плотное, чем в случае предыдущего 65 нм поколения.
Уменьшившиеся размеры транзисторов привели к уменьшению примерно на 30% тока, требующегося для их переключения, при этом более чем на 20% выросла скорость переключения транзисторов, более чем в пять раз уменьшились токи утечки в канале "сток - исток", и более чем в десять раз снизились токи утечки диэлектрика затвора. Некоторые специалисты называют внедрение high-k диэлектриков и металлических материалов при создании электрода затвора более сложной и эффективной задачей, чем переход на новый прецизионный техпроцесс.
45 нм техпроцесс Intel с использованием 300 нм пластин внедрялся в Хиллсборо, Орегон, на фабрике D1D, на фабрике Fab 32 в Окотилло (Ocotillo), Аризона (начало массового производства в 2007 году) и фабрики Fab 28 в Израиле (начало массового производства в первом полугодии 2008).
Похожие статьи
-
В 65-нанометровом производстве применяется целый ряд передовых технологий. Например, самые маленькие в мире серийно изготавливаемые КМОП-транзисторы с...
-
Оптическая литография - Характеристика процессоров различных архитектур
Как известно, одним из важнейших этапов в производстве микросхем является литографический процесс. Литография -- это технология, используемая для...
-
После формирования кремниевой подложки наступает этап создания сложнейшей полупроводниковой структуры. Для этого в кремний нужно внедрить так называемые...
-
Вывод - Характеристика процессоров различных архитектур
45 нм процессоры были лишь немногим привлекательнее 65 нм предшественников. Основными достоинствами были более низкий уровень тепловыделения, снизилось...
-
Шаг 6. Диффузия (ионная имплантация) - Характеристика процессоров различных архитектур
Напомним, что предыдущий процесс формирования необходимого рисунка на кремниевой подложке требовался для того, чтобы создать в нужных местах...
-
Шаг 1. Выращивание болванок - Характеристика процессоров различных архитектур
Создание таких подложек начинается с выращивания цилиндрического по форме монокристалла кремния. В дальнейшем из таких монокристаллических заготовок...
-
Одновременно с увеличением количества транзисторов улучшаются почти все параметры микропроцессорной технологии, главные из которых -- скорость,...
-
Шаг 5. Травление - Характеристика процессоров различных архитектур
После засвечивания слоя фоторезиста наступает этап травления (etching) с целью удаления пленки диоксида кремния. Часто процесс травления ассоциируется с...
-
Шаг 4. Литография - Характеристика процессоров различных архитектур
После нанесения и сушки слоя фоторезиста наступает этап формирования необходимого защитного рельефа. Рельеф образуется в результате того, что под...
-
Как устроен КМОП-транзистор - Характеристика процессоров различных архитектур
Простейший КМОП-транзистор n-типа имеет три электрода: исток, затвор и сток. Сам транзистор выполнен в полупроводнике p-типа с дырочной проводимостью, а...
-
Наложение новых слоев осуществляется несколько раз, при этом для межслойных соединений в слоях оставляются "окна", которые заполняются атомами металла; в...
-
Характеристика дверей как груза Дверное полотно - это подвижная отворяющаяся часть двери. Полотно чаще бывает каркасной конструкции. В случае каркасной...
-
Шаг 3. Нанесение фоторезистива - Характеристика процессоров различных архитектур
После того как кремниевая подложка покроется защитной пленкой диоксида кремния, необходимо удалить эту пленку с тех мест, которые будут подвергаться...
-
Различают транспорт общего пользования (обслуживает сферу обращения и населения), транспорт не общего пользования (предназначен для...
-
На автомобилях - автобусах требуется большой ток для питания ламп, освещающих пассажирский салон. Поэтому для них применяются специальные генераторы...
-
Виды транспорта и их технико-экономические особенности При выработке стратегий транспортного обслуживания необходимо опираться на анализ грузопотоков в...
-
Назначение и особенности 9С467-1 - Характеристика изделия 9C467-2
Изделие 9С467-1 (Пост ПОРИ-П1) предназначено для автоматизации процессов сбора, обработки, выдачи на оповещение данных о воздушной обстановки, управления...
-
Общие характеристики стандарта GSM В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне...
-
Как уже неоднократно отмечалось выше, стандарт DECT -- это одно из последних достижений в области цифровой связи. Наиболее эффективно системы DECT...
-
В таблице приведены усредненные типовые значениянекоторых параметров микросхем, выполненных по различным технологиям. В различных справочникахприведенные...
-
Основные ведомости о предприятии, характерные особенности производства Характеристика дистанции пути - ПЧ - 9 Донецкая дистанция пути является...
-
Цель курсовой работы - экономическое обоснование создания оптимальных условий плавания для работы судов (составов) на внутренних водных путях. Основная...
-
Организационно-экономическая характеристика ООО "Аттис" Общество с ограниченной ответственностью "Аттис" создано в соответствии с Гражданским кодексом РФ...
-
Модификация стандарта GSM-900, сравнительно молодой и еще не получил широкого развития в мире. Цифровой стандарт, диапазон частот -- 1710 - 1880 МГц....
-
Как уже неоднократно отмечалось выше, стандарт DECT -- это одно из последних достижений в области цифровой связи. Наиболее эффективно системы DECT...
-
Индивидуальное задание - Характеристика Донецкой дистанции пути
Тема: "Сплошная замена рельсов старогодными. Цель и критерии назначения. Состав работ. Технология выполнения. Применение машинных комплексов. Мероприятия...
-
Разделить обслуживаемую территорию на макро-зоны можно двумя способами: статистическим, основанным на измерении статистических параметров распространения...
-
Система RLL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Использование радио в качестве альтернативы медному кабелю для доступа к сети обретает все большую популярность. Первые системы, основанные на сотовой...
-
Статические характеристики аналоговых коммутаторов - Аналоговые коммутаторы
Сопротивление в открытом (включенном) состоянии. Ключи КМОП, работающие от относительно высокого напряжения питания (например, +15 В), будут иметь малые...
-
Характеристика морского и речного транспорта
Характеристика морского транспорта и особенности морских перевозок Морской транспорт - вид водного транспорта. К морскому транспорту относится любое...
-
Для производства Многослойных печатных плат используются различные стеклотекстолиты по условию технического задания устройство должно работать в условиях...
-
Характеристика предприятия Муниципальное унитарное пассажирское автотранспортное предприятие №1 г. Вологды - это крупное автотранспортное предприятие,...
-
Особенности РЛС П-18, П-19 - Характеристика изделия 9C467-2
Состав изделий: - радиолокатор; - наземный радиолокационный запросчик (НРЗ); - аппаратура съема и передачи данных (АСПД); - выносной индикатор кругового...
-
От IDSL к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Одной из модификаций технологий xDSL является так называемая технология IDSL, имеющая более полную аббревиатуру "ISDN DSL". IDSL (ISDN Digital Subscriber...
-
От ISDN к ADSL, От HDSL к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
В 90-е годы в качестве способа более быстрого доступа к Интернет там, где это было возможно, стали широко использоваться линии ISDN. Со временем, когда...
-
В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с...
-
Рабочим органом катка являются колеса или валец - цилиндр, расположенный вместо колеса или колес. Вальцы катка выполняют цельнолитыми из чугуна или...
-
Проблема пробок остро стоит во многих странах мира, а попытки ее разрешить многочисленны и разнообразны. Во многих странах Европы и в Японии созданы...
-
А) Плановый ремонт - это постановка на ремонт автомобилей имеющих аварийные повреждения. Б) Плановый ремонт - это постановка на ремонт в соответствии с...
-
Виды токоприемников Токоприемник механизм подъем опускание Токоприемник -- электрический аппарат, предназначенный для создания контакта электрического...
Особенности процессоров с архитектурой Penryn - Характеристика процессоров различных архитектур