Apakah prosesor dirancang menggunakan teknologi yang berbeda?

10

Bisakah / Apakah prosesor dirancang menggunakan teknologi yang berbeda? Yang saya maksud di sini adalah: di, misalnya, prosesor 28nm Intel, adalah semua gerbang prosesor yang dibangun dalam teknologi 28nm atau hanya bagian paling kritis dari prosesor yang dibangun dalam 28nm, yang lain, bagian yang jauh lebih penting yang dirancang dalam teknologi lain yang jauh lebih murah seperti 65nm atau lebih misalnya?

Jika ya [prosesor adalah campuran teknologi] bagaimana hal ini dapat dilakukan dalam praktiknya (yaitu teknologi berbeda pada cetakan yang sama)? Dan mengapa ini dilakukan?

Saya ingin tahu tentang semua ini sehingga info tambahan apa pun yang terkait dengan pertanyaan-pertanyaan ini juga lebih dari diterima

pengguna123
sumber
4
Apa "bagian yang kurang penting" yang Anda pikirkan? Mereka semua kritis: operasi yang benar diperlukan untuk salah satu dari 1 miliar transistor. Jika salah satu gagal CPU cepat atau lambat akan membuat kesalahan.
Federico Russo
@FedericoRusso - timing adalah satu hal yang mungkin penting untuk hanya sebagian dari desain.
Cobalah Laugstøl

Jawaban:

7

"Teknologi" sebenarnya bukan istilah yang tepat untuk apa yang Anda minta. Teknologi chip ditentukan oleh langkah-langkah pemrosesan spesifik yang diperlukan untuk membuatnya, dan di antaranya, ini menentukan ukuran fitur minimum untuk berbagai item pada chip. Angka yang umumnya dikaitkan dengan teknologi tertentu (misalnya, 28 nm) mengacu secara khusus pada panjang gerbang minimum, yang ditentukan oleh lebar garis yang dapat ditarik pada topeng yang membentuk gerbang transistor.

Yang pasti, tidak semua transistor pada chip tertentu memerlukan panjang gerbang minimum, dan banyak yang membutuhkan lebih dari lebar gerbang minimum (untuk kemampuan penanganan arus yang lebih besar), jadi ya, Anda memang akan melihat transistor dengan berbagai ukuran pada sebuah chip .

Dave Tweed
sumber
Terima kasih atas jawaban anda. Apakah Anda kebetulan mengetahui proporsi transistor yang diskalakan ke ukuran gerbang minimum? (Bahkan perkiraan kasarnya akan bagus) Apakah ini dilakukan juga karena alasan biaya? Dan ke mana transistor terkecil pergi? (Dalam memori cache, unit kontrol, atau ...) Terima kasih banyak.
user123
Dalam proses logika, hampir semua transistor adalah ukuran fitur minimum dalam panjang gerbang. Transistor dirancang untuk menghasilkan yang terbaik pada panjang itu. Transistor yang dapat menangani tegangan lebih tinggi biasanya ditempatkan paling dekat dengan bantalan tetapi biasanya tidak perlu memilikinya di tempat lain kecuali ada blok analog pada chip.
placeholder
10

Seluruh prosesor dibangun dengan teknologi yang sama. Ini ditentukan oleh mask (s) dan optik untuk memproyeksikannya pada setiap die pada wafer (proses yang disebut "stepping"). Ukuran fitur yang lebih kecil memungkinkan lebih banyak komponen untuk dikemas pada cetakan, konsumsi daya yang lebih rendah, dan kecepatan yang lebih tinggi. Tidak ada gunanya menghabiskan uang kecil (mereka lakukan biaya keberuntungan kecil) masker dan kemudian tidak menggunakan kemungkinan-kemungkinan.

Untuk lebih jelas: ya, 28 nm yang sama akan digunakan untuk satu langkah untuk permukaan die sempurna, tetapi tidak , tidak semua komponen akan memiliki ukuran yang sama. Hanya saja topeng 28 nm tidak akan ditukar dengan topeng 65 nm untuk bagian dadu.

sunting
Memang ada area yang lebih besar pada cetakan yang tidak memerlukan ukuran kecil 28 nm. Biasanya adalah bantalan bola solder untuk chip lipat:

masukkan deskripsi gambar di sini

Perhatikan skalanya: pembalut ini 1000 kali lebih besar dari struktur terbaik pada cetakan. Di sini topeng yang kurang baik dapat digunakan, tetapi sekali lagi, jika langkah proses juga membutuhkan 28 nm maka topeng yang sama akan digunakan untuk keduanya. Itu bukan karena pembalutnya raksasa sehingga tidak harus diposisikan dengan tepat, dan itu lebih rawan kesalahan jika Anda tidak harus mengganti topeng.

stevenvh
sumber
Konsumsi daya yang lebih rendah? Pernahkah Anda melihat ukuran heatsink saya?
Rocketmagnet
@Rocket - :-), namun ... gerbang kapasitansi lebih kecil menas lebih sedikit energi yang dipompa dari Vdd ke ground pada setiap transisi 0-1-0. Saya tidak berani memikirkan prosesor 1 miliar transistor pada 3 GHz dalam teknologi 1 um: - /. (Dan bukan hanya untuk paket 1 meter persegi, meskipun itu akan membantu pendinginan :-)).
stevenvh
"Hanya saja topeng 28 nm tidak akan ditukar dengan topeng 65 nm" tidak benar. Fitur halus (poli, Gerbang, Kontak) menggunakan ukuran fitur terbaik, tetapi lapisan selanjutnya menggunakan litografi yang lebih kasar. Ini masalah biaya. Pemindai / steppers pada resolusi yang lebih rendah adalah biaya yang lebih rendah dan masker lebih murah.
placeholder
@ Tony - Maksud saya tidak akan ada menggunakan dua topeng teknologi yang berbeda untuk langkah produksi yang sama. Jika IC Anda membutuhkan, katakan 25 langkah berturut-turut, mereka tidak akan menggunakan 40 masker untuk itu. (BTW, apa yang kamu lakukan di sini?)
stevenvh
@stevenvh - Bukankah ukuran gerbang kecil juga berarti lebih banyak kebocoran? Saya pikir itu yang berkontribusi banyak konsumsi daya CPU modern?
Rocketmagnet
5

Dalam setiap proses modern yang diberikan, sangat umum memiliki ketebalan GOX (Gate Oxide) multipel. Ini tidak digunakan untuk alasan biaya tetapi untuk berinteraksi dengan dunia luar. Inti akan berjalan pada tegangan terendah dan pada GOX yang lebih tipis tetapi akan jauh lebih cepat. Transistor gerbang oksida yang lebih tebal terhubung ke pin paket, lebih lambat tetapi beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi.

Ketika Anda mengukur ketebalan GOX, ukuran fisik transistor juga harus meningkat.

Menambahkan langkah-langkah tambahan untuk mengakomodasi aliran GOX ganda ini sebenarnya meningkatkan biaya proses. Tapi itu tidak akan bisa bekerja dengan bijaksana.

placeholder
sumber
Tetapi apakah ini mengubah ukuran fitur?
Federico Russo
2
Biasanya topeng gerbang selalu ditembak dengan fotolitografi yang sama, jadi secara teknis ukurannya sama, karena ukuran fitur ditentukan oleh panjang gelombang, teknik topeng dan teknik fotoresis. Namun, kami menggunakan sistem litho yang sama untuk memastikan bahwa akurasi overlaynya sama. Tapi saya pikir Anda bermaksud bertanya apakah transistor lebih besar? Ya, mereka harus -> itulah yang dimaksud dengan "ukuran fisik" di atas.
placeholder
1

Alasan untuk menggunakan teknologi yang berbeda adalah untuk mengurangi daya statis (pada dasarnya kebocoran arus pada transistor). Pada proses 90nm, daya statis mulai membandingkan dan akhirnya menaungi daya dinamis. Dan bagaimana itu dapat diterapkan, proses pembuatan silikon juga melibatkan masker dan etsa jika Anda dapat melakukan proses 28nm Saya akan menganggap proses 65nm dapat dilakukan dengan menggunakan 28nm itu hanya akan menjadi transistor besar pada topeng

Kvegaoro
sumber
"Dan akhirnya menaungi kekuatan dinamis". Tetapi ukuran fitur yang lebih kecil memungkinkan kecepatan clock yang lebih tinggi, sehingga daya dinamis juga meningkat.
Federico Russo
1
chipdesignmag.com/display.php?articleId=261 Dari grafik mereka menunjukkan bahwa kekuatan dinamis meningkat tetapi tidak sebanyak kekuatan statis pada teknologi ukuran kecil
Kvegaoro
1

simpul teknologi dapat dihubungkan dengan ukuran fitur (panjang mim dari saluran transistor MOS dengan saluran dan sumbernya). jika IC 28nm, itu berarti saluran panjang mim 28size tidak setiap panjang saluran sama, tetapi waktu yang sama itu tidak berarti bahwa ia pergi ke 65nm.

kakumar9
sumber
1
Tampaknya ini tidak menjawab pertanyaan. Mungkin membantu jika Anda meninjau pertanyaan awal dan jawaban yang ada untuk melihat informasi baru apa yang dapat ditambahkan.
David