โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันหรือไม่?


10

สามารถ / โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันหรือไม่? สิ่งที่ฉันหมายถึงคือ: ตัวอย่างเช่นโปรเซสเซอร์ 28nm ของ Intel เป็นประตูในโปรเซสเซอร์ที่สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยี 28nm หรือเป็นเพียงส่วนที่สำคัญที่สุดของโปรเซสเซอร์นั้นที่สร้างขึ้นใน 28nm ส่วนอื่น ๆ ที่สำคัญน้อยกว่านั้นได้รับการออกแบบ ในเทคโนโลยีที่มีราคาถูกกว่ามากเช่น 65nm หรือมากกว่านั้น?

ถ้าใช่ [โปรเซสเซอร์เป็นส่วนผสมของเทคโนโลยี] จะทำอย่างไรในทางปฏิบัติ (เช่นเทคโนโลยีที่แตกต่างกันในแม่พิมพ์เดียวกัน) และทำไมถึงทำเช่นนี้?

ฉันอยากรู้เกี่ยวกับสิ่งนี้ดังนั้นข้อมูลพิเศษใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับคำถามเหล่านี้ก็เป็นมากกว่าการต้อนรับ


4
คุณคิดว่า "ส่วนที่สำคัญน้อยกว่า" คืออะไร สิ่งเหล่านี้ล้วนสำคัญ: การดำเนินการที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์ 1 พันล้านตัว หาก CPU ตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลวไม่ช้าก็เร็วจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด
Federico Russo

@FedericoRusso - เวลาเป็นสิ่งหนึ่งที่อาจสำคัญสำหรับการออกแบบบางส่วนเท่านั้น
Trygve Laugstøl

คำตอบ:


7

"เทคโนโลยี" ไม่ใช่คำที่เหมาะสมสำหรับสิ่งที่คุณถาม เทคโนโลยีของชิปจะถูกกำหนดโดยขั้นตอนการประมวลผลเฉพาะที่จำเป็นในการทำสิ่งนี้ซึ่งจะกำหนดขนาดของคุณสมบัติขั้นต่ำสำหรับรายการต่าง ๆ บนชิป จำนวนทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเฉพาะ (เช่น 28 nm) หมายถึงความยาวประตูต่ำสุดซึ่งกำหนดโดยความกว้างของเส้นที่สามารถวาดบนหน้ากากที่เป็นประตูทรานซิสเตอร์

เพื่อให้แน่ใจว่าไม่ใช่ทรานซิสเตอร์ทุกตัวที่อยู่ในชิปที่ต้องการความยาวเกตขั้นต่ำและหลาย ๆ ตัวต้องการมากกว่าความกว้างเกตขั้นต่ำ .


ขอบคุณสำหรับคำตอบ. คุณมีความคิดเกี่ยวกับสัดส่วนของทรานซิสเตอร์ที่ถูกปรับเป็นขนาดเกตขั้นต่ำหรือไม่? (แม้แต่การประมาณคร่าวๆก็เยี่ยมมาก) สิ่งนี้ทำได้ด้วยเหตุผลด้านต้นทุนหรือไม่? และทรานซิสเตอร์ที่เล็กที่สุดไปได้ที่ไหน (ในหน่วยความจำแคชหน่วยควบคุมหรือ ... ) ขอบคุณมาก
user123

ในกระบวนการลอจิกทรานซิสเตอร์เกือบทั้งหมดมีขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำในความยาวเกต ทรานซิสเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ดีที่สุดในระยะเวลานั้น ทรานซิสเตอร์ที่สามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นมักจะอยู่ใกล้กับแผ่นอิเล็กโทรนิก แต่โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องมีพวกมันอยู่ที่ไหนเว้นแต่จะมีบล็อกอะนาล็อกบนชิป
ตัวยึดตำแหน่ง

10

โปรเซสเซอร์ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีเดียวกัน สิ่งนี้จะถูกกำหนดโดยหน้ากาก (s) และเลนส์เพื่อฉายภาพบนแม่พิมพ์แต่ละแผ่นบนแผ่นเวเฟอร์ (กระบวนการที่เรียกว่า "stepping") ขนาดคุณสมบัติที่เล็กลงทำให้สามารถบรรจุชิ้นส่วนได้มากขึ้นบนแม่พิมพ์ลดการใช้พลังงานและความเร็วสูงขึ้น มันไม่มีประโยชน์อะไรที่จะใช้โชคลาภเล็ก ๆ (พวกมันใช้เงินกับโชคเล็ก ๆ ) ในหน้ากาก

ต้องมีความชัดเจน: ใช่เดียวกัน 28 นาโนเมตรจะใช้สำหรับขั้นตอนที่หนึ่งสำหรับพื้นผิวที่ตายเสร็จสมบูรณ์ แต่ไม่มีไม่ส่วนประกอบทั้งหมดจะมีขนาดเดียวกัน มันเป็นเพียงว่าหน้ากาก 28 นาโนเมตรจะไม่ถูกเปลี่ยนเป็นหน้ากาก 65 นาโนเมตรสำหรับส่วนหนึ่งของความตาย

แก้ไข
มีพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าบนแม่พิมพ์ซึ่งไม่ต้องการขนาดเล็ก 28 นาโนเมตร โดยทั่วไปคือแผ่นประสานลูกสำหรับชิปพลิก:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

สังเกตขนาด: แผ่นเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่า 1,000 เท่าของโครงสร้างที่ดีที่สุดบนแม่พิมพ์ อาจใช้รูปแบบการปรับที่น้อยกว่านี้ แต่อีกครั้งหากขั้นตอนกระบวนการยังต้องการ 28 นาโนเมตรก็จะใช้รูปแบบเดียวกันนี้สำหรับทั้งสอง ไม่ใช่เพราะแผ่นมีขนาดมหึมาที่ไม่จำเป็นต้องจัดวางตำแหน่งอย่างแม่นยำและมีข้อผิดพลาดน้อยลงหากคุณไม่จำเป็นต้องสลับมาสก์


ลดการใช้พลังงาน? คุณเห็นขนาดฮีทซิงค์ของฉันหรือไม่
Rocketmagnet

@Rocket - :-) และยัง ... ความจุเกตประตูที่เล็กกว่านั้นคือพลังงานที่น้อยลงถูกสูบจาก Vdd ไปยังพื้นดินในการเปลี่ยนแต่ละ 0-1-0 ฉันไม่กล้านึกถึงโปรเซสเซอร์ 1 พันล้านทรานซิสเตอร์ที่ 3 GHz ในเทคโนโลยี 1 um: - / (และไม่เพียง แต่สำหรับแพคเกจ 1 ตารางเมตร แต่มันจะช่วยในการระบายความร้อน :-))
stevenvh

"เป็นเพียงแค่ว่าหน้ากาก 28 นาโนเมตรจะไม่ถูกเปลี่ยนสำหรับหน้ากาก 65 นาโนเมตร" ไม่ถูกต้อง คุณสมบัติที่ดี (โพลี, ประตู, ที่อยู่ติดต่อ) ใช้ขนาดของคุณสมบัติที่ดีที่สุด แต่เลเยอร์ที่ตามมาจะใช้การพิมพ์หินที่หยาบกว่าเดิมอย่างต่อเนื่อง มันเป็นเรื่องของราคา สแกนเนอร์ / เครื่องคัดแยกที่ความละเอียดต่ำกว่าคือต้นทุนที่ต่ำกว่าและหน้ากากมีราคาไม่แพง
ตัวยึดตำแหน่ง

@ Tony - ฉันหมายถึงจะไม่มีการใช้มาสก์เทคโนโลยีที่แตกต่างกันสองแบบสำหรับขั้นตอนการผลิตเดียวกัน หาก IC ของคุณต้องการพูด 25 ขั้นตอนติดต่อกันพวกเขาจะไม่ใช้มาสก์ 40 อัน (BTW คุณมาทำอะไรที่นี่)
stevenvh

@stevenvh - ขนาดประตูเล็กไม่ได้หมายความว่ารั่วมากขึ้น? ฉันคิดว่านั่นเป็นสาเหตุของการใช้พลังงานของ CPU ที่ทันสมัย
Rocketmagnet

5

ในกระบวนการที่ทันสมัยใด ๆ มันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะมีความหนาหลาย ๆ GOX (Gate Oxide) สิ่งนี้ไม่ได้ใช้เพื่อเหตุผลด้านราคา แต่เป็นการเชื่อมต่อกับโลกภายนอก แกนกลางจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดและบน GOX ที่บางกว่า แต่จะเร็วกว่ามาก ทรานซิสเตอร์เกตออกไซด์หนาขึ้นเชื่อมต่อกับพินของแพ็คเกจจะช้าลง แต่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

เมื่อคุณปรับความหนาของ GOX ขนาดทางกายภาพของทรานซิสเตอร์ก็จะต้องเพิ่มขึ้นเช่นกัน

การเพิ่มขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อรองรับขั้นตอน GOX คู่นี้เพิ่มค่าใช้จ่ายของกระบวนการอย่างแท้จริง แต่มันจะไม่สามารถทำงานอื่น ๆ ได้อย่างชาญฉลาด


แต่ขนาดของฟีเจอร์นี้จะเปลี่ยนไปหรือไม่?
Federico Russo

2
โดยทั่วไปแล้วรูปแบบเกทจะถูกถ่ายด้วย photolithography เดียวกันเสมอดังนั้นในทางเทคนิคแล้วมันเป็นขนาดฟีเจอร์ที่เหมือนกันเพราะขนาดฟีเจอร์นั้นพิจารณาจากความยาวคลื่นเทคนิคการมาส์กและเทคนิคโฟโตริสต์ อย่างไรก็ตามเราใช้ระบบ litho เดียวกันเพื่อรับรองความถูกต้องของการซ้อนทับเหมือนกัน แต่ฉันคิดว่าคุณตั้งใจจะถามว่าทรานซิสเตอร์นั้นใหญ่กว่าหรือไม่? ใช่พวกเขาต้องเป็น -> นั่นคือความหมายของ "ขนาดร่างกาย" ด้านบน
placeholder

1

เหตุผลในการใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันคือการลดพลังงานคงที่ (โดยทั่วไปจะมีการรั่วไหลของกระแสบนทรานซิสเตอร์) ที่ 90nm กระบวนการคงที่พลังงานเริ่มเปรียบเทียบและในที่สุดก็มีอำนาจมากกว่าพลังแบบไดนามิก และวิธีการใช้งานกระบวนการผลิตซิลิกอนนั้นเกี่ยวข้องกับมาสก์และการแกะสลักถ้าคุณสามารถทำ 28nm procress ได้ฉันจะถือว่ากระบวนการ 65nm สามารถทำได้โดยใช้ 28nm มันจะเป็นทรานซิสเตอร์ขนาดใหญ่บนมาสก์


"และในที่สุดบดบังพลังไดนามิก" แต่ขนาดคุณสมบัติที่เล็กลงทำให้ความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงขึ้นดังนั้นพลังไดนามิกจึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน
Federico Russo

1
chipdesignmag.com/display.php?articleId=261จากแผนภูมิของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าพลังแบบไดนามิกเพิ่มขึ้น แต่ไม่มากเท่ากับพลังสถิตที่ทำกับเทคโนโลยีขนาดเล็กเหล่านั้น
Kvegaoro

1

โหนดเทคโนโลยีสามารถเกี่ยวข้องกับขนาดของคุณสมบัติ (ความยาว mim ของช่องทรานซิสเตอร์ MOS b / w ท่อระบายน้ำและแหล่งที่มา) ถ้า IC เป็น 28nm ก็หมายถึงช่องทางความยาว mim ไม่ใช่ขนาด 28 ช่องทุกความยาวเหมือนกัน แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่ได้หมายความว่ามันจะไปที่ 65nm


1
สิ่งนี้ดูเหมือนจะไม่ตอบคำถาม มันอาจช่วยถ้าคุณตรวจสอบคำถามเดิมและคำตอบที่มีอยู่เพื่อดูว่าข้อมูลใหม่สามารถเพิ่ม
เดวิด
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.