17.12.2007 11:50
События компьютерного мира  |  45 нанометров

На минувшей неделе в Москве состоялась презентация новой 45-нанометровой технология производства микропроцессоров, которая ознаменовала новый виток в развитии микроэлектроники. Сочетание металлических затворов и диэлектриков из материала high-k позволяет создавать транзисторы с очень низким током утечки и рекордной скоростью переключения.

Корпорация Intel уже изготовила первые прототипы процессоров, содержащие новые транзисторы очень малых размеров и созданные на основе 45-нанометровой технологии производства.

Принципиальное отличие новой технологии заключается в том, что при создании транзисторов на основе 45-нанометрового производственного процесса используются два совершенно новых материала: диэлектрик high-k на основе гафния[1] и новое сочетание металлических материалов[2].

«Начало применения таких новых материалов как high-k и металл знаменует самое большое изменение в технологии создания транзисторов с конца 60-х годов прошлого века, когда появились МОП-транзисторы с затворами из поликристаллического кремния», – считает Гордон Мур (Gordon Moore), один из со-основателей корпорации Intel и автор одноименного закона[3], по сей день определяющего развитие полупроводниковой индустрии.

Сочетание диэлектрика затвора на основе материала high-k и металлических электродов, используемых для 45-нанометровой производственной технологии Intel, обеспечивает увеличение управляющего тока более чем на 20% и, соответственно, повышение производительности транзисторов. В то же время более чем в 5 раз сокращается утечка тока от истока к стоку, т. е. снижается энергопотребление транзистора. Кроме того, 45-нанометровая производственная технология Intel позволяет практически в два раза повысить плотность размещения транзисторов на кристалле по сравнению с технологией предыдущего поколения. В результате на одном кристалле можно будет разместить больше транзисторов или уменьшить размеры процессоров.

Чтобы оценить размеры новых транзисторов, можно провести такое сравнение: на поверхности, равной площади красной кровяной клетки человека, можно разместить 400 транзисторов Intel, изготовленных по 45-нанометровой технологии. Новые транзисторы Intel имеют в 5,5 раз меньший размер и занимают в 30 раз меньшую площадь, чем транзисторы десятилетней давности, которые изготовлялись с применением самой современной на то время 250-нанометровой технологии производства.

В настоящее время в стадии разработки находятся более 15 моделей процессоров на основе 45-нанометровой технологии, которые предназначены для сегментов настольных ПК, мобильных систем, рабочих станций и корпоративных серверов. В двухъядерных процессорах 45-нанометрового семейства Penryn будет содержаться более 400 миллионов транзисторов, а в четырехъядерных – более 800 миллионов. Новые улучшенные характеристики на уровне микроархитектуры обеспечат повышенную производительность и расширенные функции управления энергопотреблением, при этом увеличится также внутренняя тактовая частота процессорных ядер, а объем кэш-памяти сможет составлять до 12 МБ. В семействе процессоров с кодовым названием Penryn будет реализовано около 50 новых инструкций Intel SSE4, которые позволят расширить возможности, а также повысить производительность при работе с мультимедийными приложениями и выполнении задач с высокой интенсивностью вычислений.

Достижения корпорации Intel в области архитектуры и полупроводниковых технологий основаны на быстрых темпах внедрения инноваций, позволяющих обеспечить прирост производительности процессоров и сокращение их энергопотребления в следующем десятилетии и более отдаленном будущем. В корпорации Intel такую форму развития называют моделью «тик-так». Каждый «тик» отражает новый этап развития полупроводниковой производственной технологии и усовершенствования в области микроархитектуры. Каждый «так» соответствует созданию совершенно новой микроархитектуры. Цикл повторяется приблизительно каждые два года.

Семейство процессоров Penryn на базе 45-нанометровой производственной технологии Intel с использованием металлических затворов Hi-k представляет собой последний «тик» и включает многочисленные инновации микоархитектуры Intel Core. В 2008 году корпорация Intel собирается представить совершенно новую микроархитектуру под кодовым названием «Nehalem», которая станет новым этапом «так». После выпуска микроархитектуры Nehalem появятся процессоры на базе будущей 32-нанометровой производственной технологии Intel. Этот следующий «тик» в развитии полупроводниковых технологий и микроархитектур.