Разработаны ли процессоры с использованием разных технологий?


10

Могут ли процессоры быть разработаны с использованием различных технологий? Я имею в виду следующее: в процессорах Intel, например, 28-нм процессоры - это все ворота в этом процессоре, построенном по 28-нм технологии, или только самые важные части этого процессора, построенные в 28-нм, остальные, гораздо менее важные компоненты, которые разрабатываются в других гораздо менее дорогих технологиях, таких как 65 нм или более, например?

Если да [процессоры представляют собой смесь технологий], как это можно сделать на практике (то есть разные технологии на одном кристалле)? И почему это сделано?

Мне любопытно обо всем этом, поэтому любая дополнительная информация, связанная с этими вопросами, также приветствуется


4
Какие "менее важные части" вы думаете? Все они очень важны: для любого из 1 миллиарда транзисторов необходима правильная работа. В случае сбоя ЦП рано или поздно сделает ошибки.
Федерико Руссо

@FedericoRusso - время - это то, что может иметь решающее значение только для частей дизайна.
Trygve Laugstøl

Ответы:


7

«Технология» не совсем подходит для того, что вы просите. Технология чипа определяется конкретными этапами обработки, необходимыми для его изготовления, и, среди прочего, это определяет минимальные размеры элементов для различных элементов чипа. Число, обычно связанное с конкретной технологией (например, 28 нм), относится конкретно к минимальной длине затвора, которая определяется шириной линий, которые можно нарисовать на маске, которая образует затворы транзистора.

Конечно, не все транзисторы в любом конкретном чипе требуют минимальной длины затвора, а многие требуют больше минимальной ширины затвора (для большей пропускной способности по току), так что да, вы действительно увидите транзисторы разных размеров на чипе ,


Спасибо за Ваш ответ. Вы случайно не представляете, какая доля транзисторов масштабируется до минимального размера затвора? (Даже грубое приближение было бы здорово) Это сделано также по причинам стоимости? И куда делись самые маленькие транзисторы? (В кеш-памяти, блоке управления или ...) Большое спасибо.
user123

В логическом процессе почти все транзисторы имеют минимальный размер элемента в длине затвора. Транзисторы рассчитаны на максимальную производительность при такой длине. Транзисторы, которые могут выдерживать более высокое напряжение, обычно располагаются ближе всего к контактам, но, как правило, нет необходимости иметь их где-либо еще, если только на чипе нет аналогового блока.
заполнитель

10

Весь процессор построен по той же технологии. Это определяется маской (-ами) и оптикой для проецирования их на каждый кристалл на пластине (процесс, называемый «степпинг»). Меньшие размеры элементов позволяют упаковать больше компонентов в матрицу, снизить энергопотребление и повысить скорость. Это не смысла тратить немалые деньги (они делают стоить небольшое состояние) на маску , а затем не использовать его возможности.

Для ясности: да, одни и те же 28 нм будут использоваться для одного шага для полной поверхности матрицы, но нет , не все компоненты будут одинакового размера. Просто маска 28 нм не будет заменена на маску 65 нм для части матрицы.

править
Есть действительно большие площади на кристалле , которые не требуют 28 нма небольшого размера. Типичные паяльные шариковые площадки для флип-чипа:

введите описание изображения здесь

Обратите внимание на масштаб: эти площадки в 1000 раз больше, чем самые тонкие структуры на матрице. Здесь можно использовать менее точную маску, но, опять же, если для этапа обработки также потребуется 28 нм, то для обоих будет использоваться одна и та же маска. Не потому, что прокладки гигантские, их не нужно точно позиционировать, и это менее подвержено ошибкам, если вам не нужно переключать маски.


Пониженное энергопотребление? Вы видели размер моего радиатора?
Ракетный

@Rocket - :-), и все же ... чем меньше емкость затвора, тем меньше энергии перекачивается из Vdd в землю при каждом переходе 0-1-0. Я не смею думать о 1 миллиарде транзисторных процессоров с тактовой частотой 3 ГГц в технологии 1 мкм: - /. (И не только для упаковки площадью 1 кв. М, хотя это поможет в охлаждении :-)).
Стивенвх

«Просто маска 28 нм не будет заменена на маску 65 нм» - это неправильно. Тонкие элементы (poly, Gate, Contact) используют самый мелкий размер элемента, но последующие слои используют более грубую литографию. Это дорогая вещь. Сканеры / степперы с более низким разрешением стоят дешевле, а маски дешевле.
заполнитель

@ Тони - я имел в виду, что не будут использоваться две разные технические маски для одного и того же этапа производства. Если вашей IC требуется, скажем, 25 последовательных шагов, они не будут использовать для нее 40 масок. (Кстати, что ты здесь делаешь?)
Stevenvh

@stevenvh - Разве маленький размер ворот не означает больше утечки? Я думал, что именно это способствовало значительному энергопотреблению современного процессора?
Ракетный

5

В любом данном современном процессе очень распространено использование нескольких толщин GOX (Gate Oxide). Это используется не по соображениям стоимости, а для взаимодействия с внешним миром. Ядро будет работать при низком напряжении и на более тонком GOX, но будет намного быстрее. Более толстые оксидные транзисторы с затвором подключены к контактам корпуса, работают медленнее, но работают при более высоких напряжениях.

По мере масштабирования толщины GOX физический размер транзистора также должен увеличиваться.

Добавление дополнительных шагов для размещения этого двойного потока GOX фактически увеличивает стоимость процесса. Но он не сможет работать по-другому.


Но меняет ли это размер объекта?
Федерико Руссо

2
Обычно маски затворов всегда снимаются с помощью одной и той же фотолитографии, поэтому технически это один и тот же размер элементов, поскольку размер элемента определяется длиной волны, методами маски и методами фоторезиста. Однако мы используем одни и те же литологические системы, чтобы обеспечить одинаковую точность наложения. Но я думаю, что вы хотели спросить, транзистор больше? Да, они должны быть -> это то, что подразумевается под "физическим размером" выше.
заполнитель

1

Причиной использования различных технологий является снижение статической мощности (в основном, ток утечки на транзисторе). На 90 нм процесс начинает сравнивать статическую мощность и в конечном итоге затмевать динамическую мощность. И как это можно реализовать, хорошо, процесс производства кремния включает маски и травление, если вы можете выполнить 28-нм преобразование, я бы предположил, что 65-нм процесс мог бы быть выполнен с использованием 28-нм, это был бы просто большой транзистор на масках.


«и в конечном итоге затмить динамическую мощь». Но меньший размер функции обеспечивает более высокую тактовую частоту, поэтому динамическая мощность также увеличивается.
Федерико Руссо

1
chipdesignmag.com/display.php?articleId=261 Из их графиков видно, что динамическая мощность увеличивается, но не так сильно, как статическая мощность для этих технологий небольшого размера
Kvegaoro

1

Технологический узел может быть связан с размером элемента (длина mim транзисторного канала MOS ч / б сток и исток). если IC составляет 28 нм, это означает, что длина канала mim равна 28, не каждый канал имеет одинаковую длину, но в то же время это не означает, что он достигает 65 нм.


1
Это не похоже на ответ на вопрос. Это может помочь, если вы просмотрите исходный вопрос и существующие ответы, чтобы увидеть, какую новую информацию можно добавить.
Дэвид
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.