После того как компании Intel и AMD включились в соревнование за более компактные и быстрые процессоры, жесткая конкуренция заставляет их приносить весьма значительные жертвы. Сохранить же существующую прибыль можно за счет перехода на более эффективные производственные технологии.

В крошечном пространстве, которое занимают транзисторы размером 45 нм и соединения между ними, даже мельчайшая пылинка на кремниевой подложке размером 300 мм легко может вывести из строя весь процессор. Уменьшение нормы проектирования приводит к снижению прибыли компании, поскольку сокращается число работоспособных чипов, получаемых с каждой подложки.

"Попытки перехода на технологию 45 нм вызывают серьезные осложнения, - сообщил вице-президент AMD по разработке логических технологий Ник Кеплер. - Из-за утечек тока мы больше не можем уменьшать размеры так, как привыкли, поэтому транзисторы размещаются ближе друг к другу, а размеры их ворот остаются прежними. Дальнейшая миниатюризация порождает проблемы, которых мы не испытывали в прошлом".

Одна из них заключается в том, что компоненты чипов с нормой проектирования 65 и 45 нм уменьшены настолько, что оказываются меньше длины световой волны, с помощью которой ранее эти элементы вытравливались на кремниевой пластине. Для преодоления данного барьера специально были разработаны три новые технологии, которые должны поднять эффективность производства.

Во второй половине 2008 года руководство AMD намерено организовать производство чипов по технологии 45 нм с использованием иммерсионной литографии, ultra-low-k- диэлектриков и увеличения растяжения кремния. Соответствующие анонсы прозвучали на конференции International Electron Device Meeting, проходившей в Сан-Франциско.

Введя между линзой и подложкой жидкость вместо воздуха, инженеры AMD и IBM добились уменьшения длины световой волны. По сравнению с сухой литографией разрешение выросло на 40%, что позволило увеличить долю работоспособных чипов, получаемых из тех нескольких сотен кристаллов, которые изначально размещаются на каждой подложке.

"Во второй половине 2007 года мы намерены наладить выпуск серверных процессоров по технологии 65 нм, - сообщил вице-президент центра электронных исследований и разработок IBM по проектированию технологий Гэри Паттон. - Вскоре после этого производство серверных и игровых чипов будет переведено на норму проектирования 45 нм». Корпорации AMD и IBM сотрудничают начиная с 2003 года, а в прошлом году договор между ними был продлен до 2011 года. К этому времени планируется организовать выпуск процессоров по технологии 32 нм и 22 нм.

«Враг» не дремлет!

В ответ представители Intel заявили, что в области технологий с нормой проектирования 65 нм компания опережает AMD более чем на год и уже приступила к созданию опытных образцов четырехъядерных чипов Penryn, изготавливаемых по технологии 45 нм и предназначенных для ноутбуков, настольных компьютеров и серверов. Поставки этих микросхем должны начаться во второй половине 2007 года.

"Даже если AMD усовершенствует производство, мы сохраним лидерство в части дальнейшей миниатюризации, поскольку наши чипы имеют меньшие размеры ворот транзистора и ячеек SRAM (static RAM), - отметил аналитик технологической и производственной группы Intel Роб Уиллонер. - Когда речь заходит о технологии 65 нм, люди понимают это по-разному, а соответствующего промышленного стандарта сегодня просто не существует». По мнению Уиллонера, чип AMD Opteron добился коммерческого успеха благодаря превосходной архитектуре, которая компенсировала недостатки «довольно посредственной» производственной технологии 90 нм.

Чипы с увеличенным размером кэш-памяти, представляющей собой объединение локальных ячеек SRAM, позволяют избежать длительной процедуры выборки данных из внешних источников. На конференции в Сан-Франциско представители Intel объявили о планах использования ячеек памяти с эффектом плавающего напряжения на затворе транзистора (floating body cells). Это позволит увеличить объем кэш-памяти, находящейся непосредственно на чипе.

Несмотря на эти сложности, производители чипов продолжают стремиться к дальнейшей миниатюризации, которая сулит существенное повышение производительности. Перейдя с нормы проектирования 90 нм на 65 нм, инженеры Intel удвоили плотность размещения транзисторов, добившись одновременно пятикратного снижения утечек (при равной производительности) и 30-процентного сокращения энергопотребления.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями