0,09 мкм техпроцесс от Intel(статья старая но всёже несёт в себе кучу полезной информации)
В настоящее время у людей не утихает интерес по поводу грядущего
процессора AMD Hammer, однако не стоит оставлять вниманием и его
конкурента - Prescott от Intel.
Ядро Prescott представляет собой значительное обновление
платформы Pentium 4, поскольку чипы будут работать не только на более
высокой тактовой частоте, но у них также будет увеличен кэш L2 до 1 Мб,
использоваться технология Hyper Threading, и будут добавлены новые
инструкции.
Как упоминается в последнем квартальном отчете Intel, более 50%
поставок CPU составляют процессоры Pentium 4 (ядро Northwood) 0,13 мкм
(130 нм). Ядро Intel Prescott выйдет на рынок во второй половине
следующего года, и оно будет производиться с использованием 0,09 мкм
(90 нм) техпроцесса. Как мы уже упоминали, новые процессоры
представляют собой нечто большее, чем просто уменьшение размеров
кристалла. Причем некоторые улучшения нас удивили - мы не предполагали,
что Intel введет их столь рано.
На днях Intel поделилась большей информацией о своем 0,09 мкм
техпроцессе. Компания уже начала производство первых чипов по новому
техпроцессу, а если быть более конкретным - чипов SRAM, которые обычно
используются в кэше. Конечно, производство памяти SRAM не столь
изощренно, как производство процессоров, однако техпроцесс проходит
обкатку и Intel явно достигает каких-то своих, внутренних целей.
Согласитесь, это достаточно радостная новость на фоне
сложностей с переходом к меньшему техпроцессу у других компаний.
Переход AMD на 0,13 мкм техпроцесс произошел позднее запланированного,
а за последний квартал TSMC выпустила только лишь 1% своих микросхем по
0,13 мкм техпроцессу.
К концу этого кода Intel уже будет иметь готовые образцы 0,09
мкм Prescott для передачи своим партнерам, а уже во второй половине
2003 года начнется массовое производство 90 нм процессоров. И хотя мы
еще долго не получим первых 90 нм чипов, мы все же можем раскрыть
некоторые интересные детали будущего процессора.
Новый техпроцесс хорошо подходит кэшу
Одно из главных достижений Intel с новым техпроцессом заключается в
очень высокой плотности кэша. В своем мартовском анонсе, Intel объявила
о самых емких чипах SRAM (6,5 Мбайт) благодаря использованию 90 нм
техпроцесса.
52-Мбитный чип SRAM, произведенный по 90 нм техпроцессу
90 нм подложка
Все кристаллы 90 нм техпроцесса будут изготавливаться с
использованием 300 мм подложек. На такую подложку вмещается 330
миллиардов транзисторов.
Как мы уже упоминали выше, Prescott будет оснащен 1 Мб L2 кэша,
что очень неплохо для рядового процессора. Еще не так давно 1 Мб кэша
могли похвастаться лишь серверные процессоры, однако 90 нм техпроцесс
смог обеспечить одним мегабайтом кэша и обычные компьютеры. Подобная
добавка придется Intel как нельзя кстати, ведь процессорам компании
придется конкурировать с AMD Hammer. Поскольку Hammer содержит
контроллер памяти непосредственно на самом процессоре, то обращения к
памяти там могут происходить быстрее, то есть чем чаще Prescott будет
обращаться к памяти, тем больше очков производительности будет набирать
Hammer. Увеличенный размер L2 кэша уменьшает частоту обращения к
основной памяти у Prescott.
Если рядовые процессоры Intel получат в свое распоряжение 1 Мб
L2 кэша, то что можно сказать насчет серверов? Уже достаточно давно
известно, что процессор Intel Madison (третье поколение Itanium) будет
оснащен 6 Мб встроенным L3 кэшем на 0,13 мкм техпроцессе, однако
переход ядра Montecito (четвертое поколение Itanium) на 90 нм
техпроцесс позволит оснастить процессор 12 Мб встроенного L3 кэша. А
это ни много, ни мало - 800 миллионов транзисторов.
Растягивая кремний
Наиболее интересная часть 90 нм техпроцесса - технология
растягивания кремния. Чтобы понять ее суть, вам сначала нужно
разобраться в некоторых фундаментальных понятиях о работе транзисторов.
Нам нужно, чтобы транзистор смог пропускать как можно больший
ток при включении транзистора, и чтобы транзистор не пропускал ток
вообще при его выключении. К сожалению, наш мир далеко не идеален и
транзисторы не всегда ведут себя как положено. Технологии типа "кремний
на диэлектрике" (SOI) помогают остановить ток, когда транзистор
выключен (ток утечки), а технологии типа "растянутого кремний"
(Strained Silicon) помогают увеличить ток при включении транзистора.
Мы уже рассказывали о принципе работы технологии "кремний на диэлектрике",
причем данную технологию собираются использовать и Intel и AMD. AMD
внедрит SOI в процессоре Hammer, а Intel - на 65 нм техпроцессе в 2005
году.
Технология "растягивания кремния", как видно по ее названию,
действительно растягивает кремний на канальной области транзистора. Но
не надо думать, что инженеры на фабриках Intel сидят и растягивают
кристаллы как ткань на пяльцах. Кремний помещается на специальную
подложку, у которой расстояние между атомами больше, чем у кремния. В
результате атомы кремния растягиваются для соответствия атомам
подложки.
Кремний "растягивается" благодаря подложке, где расстояние между атомами больше
Поскольку расстояние между атомами возрастает, то электроны могут
проходить сквозь канал с меньшим сопротивлением. В результате мы
получаем 10-20% повышение тока.
Как сообщает Intel, их технология "растянутого кремния" свободна от
недостатков (в отличие от технологий конкурентов), кроме как 2%
повышения стоимости изготовления. Впервые технология начнет применяться
именно на 90 нм техпроцессе.
Готовимся к Prescott - седьмой слой
Все 0,13 мкм кристаллы Intel построены на шести металлических слоях
с использованием медных соединений для оптимизации плотности монтажа и
стоимости производства. В 90 нм техпроцессе Intel решила добавить
седьмой металлический слой, чтобы в ядрах Prescott и Montecito можно
было максимально эффективно использовать более 100 миллионов
транзисторов.
Семь металлических слоев - посчитать проще простого
Среди остальных особенностей 90 нм техпроцесса Intel следует отметить:
- толщина оксидной пленки затвора 1,2 нм (самая тонкая пленка в индустрии)
- изначальная длина затвора 50 нм, в ближайшие два года будет еще
уменьшена (сравните с 70 нм длиной затвора на первых 0,13 мкм чипах, и
60 нм длина - на нынешних)
- использование нового low-k кремний-примесного оксидного
диэлектрика для уменьшения емкостного сопротивления провод-провод (так
достигается уменьшение мощности)
В результате всех этих улучшений Intel сможет производить кристаллы
с более высокими тактовыми частотами и более низким рабочим
напряжением. Первые 90 нм транзисторы будут работать на 1,2 В и рано
или поздно перейдут и на более низкое напряжение. То есть уже сейчас вы
можете представить рабочее напряжение ядра Prescott (в зависимости от
тактовой частоты, конечно же).
90 нм производство - что оно нам дает?
Говорить о технологических улучшениях можно бесконечно, но когда мы увидим первые 90 нм процессоры?
Первые образцы 90 нм процессоров должны быть получены к концу
этого года. Однако правила игры Intel изменились - вместо
преимущественного выпуска новых процессоров на мобильный рынок, первыми
90 нм процессоры получат сектора обычных компьютеров и серверов.
Причина проста - Intel желает убрать Pentium 4 с мобильного рынка, где
будет властвовать Banias. Banias должен выйти в начале следующего года
на 0,13 мкм техпроцессе. И пройдет еще некоторое время, пока он не
будет переведен на 0,09 мкм техпроцесс.
Так что мы увидим 90 нм процессоры Xeon с низким
тепловыделением в качестве серверных решений, равно как и 90 нм
производную ядра Northwood.
Затем последуют и другие 90 нм решения - новое ядро Prescott и
Montecito. Оба ядра будут использовать 90 нм техпроцесс в полную силу.
Массовое производство Prescott с 1 Мб L2 кэша и 100 миллионами
транзисторов на частоте порядка 4 ГГц ожидается уже в ближайшем будущем
(примерно через год).
|