Зачем уменьшать размеры транзисторов, Как делают микросхемы - Характеристика процессоров различных архитектур
Одновременно с увеличением количества транзисторов улучшаются почти все параметры микропроцессорной технологии, главные из которых -- скорость, производительность и энергопотребление. Так, процессор i486 работал на тактовой частоте 25 МГц. Современные процессоры Pentium 4 имеют тактовые частоты уже более 3 ГГц. Процессор с миллиардом транзисторов, как ожидается, будет работать на частоте, приближающейся к 20 ГГц.
Вообще же, если считать, что длина затвора транзистора уменьшается в M раз, то в такое же количество раз уменьшается рабочее напряжение затвора. Кроме того, в M раз возрастает скорость работы транзистора и квадратично увеличивается плотность размещения транзисторов на кристалле, а рассеиваемая мощность уменьшается в M2 раз (табл. 2).
Таблица 2. Изменение характеристик транзистора при уменьшении его геометрических размеров
Уменьшение размеров транзисторов -- это фактически единственный способ увеличения производительности процессоров. Однако реализовать это на практике не так-то легко.
Как делают микросхемы
Чтобы понять, в чем заключается основное различие между этими двумя технологиями, необходимо сделать краткий экскурс в саму технологию производства современных процессоров или интегральных микросхем.
Как известно из школьного курса физики, в современной электронике основными компонентами интегральных микросхем являются полупроводники p-типа и n-типа (в зависимости от типа проводимости). Полупроводник -- это вещество, по проводимости превосходящее диэлектрики, но уступающее металлам. Основой полупроводников обоих типов может служить кремний (Si), который в чистом виде (так называемый собственный полупроводник) плохо проводит электрический ток, однако добавление (внедрение) в кремний определенной примеси позволяет радикально изменить его проводящие свойства. Существует два типа примеси: донорная и акцепторная. Донорная примесь приводит к образованию полупроводников n-типа c электронным типом проводимости, а акцепторная -- к образованию полупроводников p-типа с дырочным типом проводимости. Контакты p - и n-полупроводников позволяют формировать транзисторы -- основные структурные элементы современных микросхем. Такие транзисторы, называемые КМОП-транзисторами, могут находиться в двух основных состояниях: открытом, когда они проводят электрический ток, и запертом -- при этом они электрический ток не проводят. Поскольку КМОП-транзисторы являются основными элементами современных микросхем, поговорим о них подробнее.
Похожие статьи
-
В 65-нанометровом производстве применяется целый ряд передовых технологий. Например, самые маленькие в мире серийно изготавливаемые КМОП-транзисторы с...
-
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...
-
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...
-
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...
-
После формирования кремниевой подложки наступает этап создания сложнейшей полупроводниковой структуры. Для этого в кремний нужно внедрить так называемые...
-
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 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...
-
Вывод - Характеристика процессоров различных архитектур
45 нм процессоры были лишь немногим привлекательнее 65 нм предшественников. Основными достоинствами были более низкий уровень тепловыделения, снизилось...
-
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...
-
Наложение новых слоев осуществляется несколько раз, при этом для межслойных соединений в слоях оставляются "окна", которые заполняются атомами металла; в...
-
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...
-
Оптическая литография - Характеристика процессоров различных архитектур
Как известно, одним из важнейших этапов в производстве микросхем является литографический процесс. Литография -- это технология, используемая для...
-
МНОП ТРАНЗИСТОР - Цифровые устройства и микропроцессоры
На рис. 6.8 приведена конструкция МНОП транзистора (металл-нитрид кремния-оксид кремния-полупроводник). Эффект памяти основан на изменении порогового...
-
Микроэлектроника. Основные понятия. Микроэлектроника - это раздел электроники, охватывающий исследования и разработку качественно нового типа электронных...
-
Общие характеристики стандарта GSM В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне...
-
В таблице приведены усредненные типовые значениянекоторых параметров микросхем, выполненных по различным технологиям. В различных справочникахприведенные...
-
Интегральная микросхема - это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигналов и имеющее высокую плотность...
-
Входная и выходная характеристики транзистора с ОЭ несколько отличаются от характеристик транзистора с ОБ. Входной характеристикой транзистора,...
-
Одной из важнейших проблем телекоммуникационных сетей продолжает оставаться проблема абонентского доступа к сетевым услугам. Актуальность этой проблемы...
-
Полевые транзисторы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводника поперечным электрическим полем...
-
Тип транзистора: полевой транзистор с управляющим p-n-переходом n-типа. Ес - напряжение стока. - система уравнений, описывающая полевой транзистор как...
-
Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом
Интегральные микросхемы на основе одних только полевых транзисторов с управляющим Р-п Переходом в настоящее время не выпускаются. В последнее десятилетие...
-
Основными показателями коммутатора, характеризующими его производительность, являются: 1. Скорость фильтрации кадров; 2. Скорость продвижения кадров; 3....
-
Микросхемы характеризуются следующими параметрами: Максимальное напряжение питания, Максимальное напряжение на входе и на выходе, Максимальный выходной...
-
Основные ведомости о предприятии, характерные особенности производства Характеристика дистанции пути - ПЧ - 9 Донецкая дистанция пути является...
-
Первичные сигналы электросвязи и их характеристики. - Основы техники связи
Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения (см. рисунок 2.1, глава 2), называется первичным сигналом электросвязи. Параметр...
-
Устройство и принцип действия биполярного транзистора - Полупроводниковые приборы, транзисторы
В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно - дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника,...
-
От ADSL к VDSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
По мере роста потребностей пользователя в увеличении пропускной способности чисто медные сети абонентского доступа будут все более мигрировать к...
-
От аналогового модема к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Наиболее распространенным сценарием миграции для доступа к услугам сети Интернет безусловно является переход от исходной сети доступа с помощью...
-
Линия передачи, в которой распространяется Т-волна, описывается дифференциальными уравнениями DU / dx = - Z П * I; dI / dx = - Y П * U, (2.22) Где U, I...
-
Полупроводниковые твердые схемы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Твердые схемы представляют собой устройства, состоящие из кристаллов полупроводника, выполняющих функции активных и пассивных элементов схемы без внешних...
-
Для целенаправленного изменения свойств полупроводники легируют, т. е. вводят в небольшом количестве атомы примесей, позволяющие управлять типом...
-
ИОН на полевых транзисторах - Источники опорного напряжения
Сравнительно недавно на рынке электронных компонентов появилось новое поколение источников опорного напряжения - XFET-источники (eXtra Field Effect...
-
Расчет усилителя мощности на транзисторах Из задания по курсовому проекту задано сопротивление нагрузки RН И действующее значение напряжения на нагрузке...
-
Выходные каскады - Разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах
Если устройство должно работать на низкой нагрузке, то в качестве выходного каскада может быть использован усилитель мощности на основе операционного...
-
Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL
Целью проведения экспериментального исследование было снятие временных характеристик следующих функциональных узлов цифрового кодера PAL: генератора...
-
Схема усилительного каскада на полевом транзисторе с управляющими p-n-переходом и каналом р-типа показана на рисунке 5. Транзистор включен по схеме с...
-
Схема транзисторного усилителя низкой частоты Упрощенная схема каскада, выполненного на биполярном транзисторе типа р-n-р, включенного по схеме ОЭ,...
-
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...
-
Целью данного курсового проекта является разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах и проведение графоаналитического расчета...
Зачем уменьшать размеры транзисторов, Как делают микросхемы - Характеристика процессоров различных архитектур