artykuły

Intel 14 nm – nowy proces technologiczny, w którym będą powstawać procesory Broadwell

41
18 sierpnia 2014, 15:31 Mateusz Brzostek

Intel niedawno ujawnił szczegóły na temat wytwarzania procesorów w procesie technologicznym 14 nm. Zobaczmy, co się zmieniło w technice produkcji i co się dopiero zmieni na rynku półprzewodników. Dlaczego jest to ważne? Od lat postęp w produkcji procesorów kojarzy nam się z nanometrami. Ciągle słyszymy: 45 nm, 32 nm, 22 nm – ale co to są te nanometry? Gdybym miał mikrometrową linijkę, gdzie miałbym ją przyłożyć, żeby odmierzyć te 22 nm?

Spis treści

Gdzie właściwie są te nanometry? Da się to zmierzyć?

To nieco bardziej skomplikowane, niż się wydaje. Dawno temu tak zwany wymiar krytyczny określał szerokość bramki tranzystora, czyli obszaru krzemu, który był nieprzewodzący przy wyłączonym tranzystorze i przewodzący przy włączonym. Był to jednocześnie rozmiar najmniejszego elementu, jaki dało się „narysować” na powierzchni wafla krzemowego techniką litograficzną.

Z czasem procesy technologiczne zaczęły się zmieniać pod innymi względami niż tylko szerokość bramki i wymiar krytyczny już nie oznacza niczego konkretnego, a tylko pewną klasę procesu w odniesieniu do innych. Proces „45 nm” jest zatem wydajniejszy i zapewnia większe upakowanie niż „90 nm”, ale różnica pod tymi względami nie musi być wprost proporcjonalna do różnicy między 90 nm a 45 nm. Z nazw procesów technologicznych firmy zrobiły narzędzie marketingowe.

W praktyce są trzy metryki, którymi można mierzyć tranzystory:

Tranzystor planarny (z płaską bramką)

Pierwszą jest szerokość bramki; najczęściej to ona jest najmniejszym elementem na krzemie. Sama szerokość bramki nie wpływa bezpośrednio na to, ile tranzystorów można zmieścić na danej powierzchni. Druga to (z braku lepszego terminu użyjemy angielskich słów) half-pitch, czyli połowa odległości między stykami dwóch elektrod tranzystora. Styki stanowią pierwszą warstwę metalowych połączeń nad krzemem; doprowadza się nimi prąd do tranzystora. Odstęp między stykami ma zasadniczy wpływ na gęstość upakowania tranzystorów.

Gdyby każdy tranzystor miał taki sam kształt, to wystarczyłyby te dwie metryki. Ale kształt tranzystora zmienia się z generacji na generację; najbardziej jaskrawym przykładem jest przejście z płaskiej bramki na trójstronną. Dlatego szerokość tranzystora nie wystarczy, żeby ocenić, jaką wielkość będzie miał obwód w danym procesie technologicznym. Wykorzystuje się trzecią metrykę: powierzchnię komórki pamięci SRAM.

Komórka pamięci składa się z sześciu tranzystorów; takiego rodzaju pamięci używa się na przykład jako pamięci podręcznej CPU. Komórka SRAM to przykład największej korzyści ze stosowania nowych procesów technologicznych. Inne obwody rzadko skalują się równie dobrze.

Odstęp między przewodami – interconnect pitch

Do bardziej skomplikowanych obwodów trzeba poprowadzić mnóstwo połączeń w warstwach metalowych, nad tranzystorami. Dlatego przewody w pierwszych kilku warstwach również muszą być coraz mniejsze, żeby dało się podłączyć każdy tranzystor do prądu. Odległość między przewodami w najgęstszej warstwie metalowej jest zatem ostatnią ważną metryką procesu technologicznego, choć nie dotyczy bezpośrednio tranzystorów.

Odstęp między żebrami (tranzystory FinFET)

Czytelnik łatwo zauważy, że jedna z tych metryk nie ma dziś sensu. Skoro bramka tranzystora FinFET jest trójstronna, owinięta wokół krzemowego żebra wystającego z podłoża, to jak zmierzyć jej szerokość? Zamiast szerokości płaskiego obszaru trzeba zmierzyć każdy wymiar tranzystora. Najistotniejsze są: odstęp między żebrami i odstęp między bramkami.

Tranzystor FinFET (z trójstronną bramką)

Jeden tranzystor składa się z kilku żeber i jednej lub więcej bramek, więc im gęściej są one rozmieszczone, tym mniejszy może być tranzystor. Wysokość i kształt żeber też mają znaczenie: najlepiej, aby były wysokie i wąskie (powody wyjaśniliśmy w artykule „Trzeci wymiar w mikroskali”). Jak na tym tle wypada nowy proces technologiczny Intela, 14 nm?

Strona:
motiffZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
motiff2014.08.18, 15:39
Fajnie, dłuuugo teraz przychodzi czekać na te nowinki, intelikowi można zarzucać, że te rozmiary to pic na wodę, ale inni nie lepsi. W około rok powinni się dostosować poziomem konkurencyjności, na tanie procki i sprzęt przyjdzie zatem poczekać, bo intelik takich nie robi.
SunTzuZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
SunTzu2014.08.18, 15:50
17#2
Trochę tego nie ogarniam:

Na 3 wykresie ładnie widać jak wydajność/wat wzbija się w kosmiczne poziomy, gdy:

Różnica IB-E vs SB-E rzędu 11W i 100MHz. Zerowy przyrost wydajności/wat vs to co Intel pokazuje

Hmm może wyjaśnicie za co minusy. To by ułatwiło mi zrozumienie problemu.( plusów nie oczekuję, tylko wyjaśnienia)
mocu1987Zobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
mocu19872014.08.18, 15:50
-1#3
motiff @ 2014.08.18 15:39  Post: 775997
Fajnie, dłuuugo teraz przychodzi czekać na te nowinki

A konkurencja która śpi jest lepsza?
marcin_21Zobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
marcin_212014.08.18, 15:51
12#4
miniatura wygląda prawie jak rentgen zęba
likoZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
liko2014.08.18, 16:25
-5#5
No ale skad sie wiec wziely te 32,22,14 nm????
borizmZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
borizm2014.08.18, 16:27
Nie lubię gdy jest monopol, a Intel takowy ma w x86, ale muszę oddać, że Intel jest niesamowicie dobrze naoliwioną maszyną, która nieustannie prze do przodu i to na wszystkich frontach - jest to coś niewiarygodnego.
hantiZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
hanti2014.08.18, 16:30
-1#7
dzieki za wyjasnienie jak to wyglada teraz z podawaniem procesu technologicznego.
motiffZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
motiff2014.08.18, 16:31
-5#8
mocu1987 @ 2014.08.18 15:50  Post: 776003
motiff @ 2014.08.18 15:39  Post: 775997
Fajnie, dłuuugo teraz przychodzi czekać na te nowinki

A konkurencja która śpi jest lepsza?

W rywalizacji fabryk zdecydowanie produkują strasznie dużo tych soc, intelik dopiero się ich uczy.
RasiakNorrisZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
RasiakNorris2014.08.18, 16:47
28#9
Chciałbym by te artykuły były dłuższe. Coś na wzór anandtech. Dużo na tematy bardziej skomplikowane niż czy wacz dogs pójdzie. Dobrze się to czyta. Bardzo dobrze. Chcę więcej.
_EP_Zobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
_EP_2014.08.18, 17:07
Biedne AMD i biedni użytkownicy mający do dyspozycji jeden rynek z jedną firmą która nie ma konkurencji.
Zaloguj się, by móc komentować
1