Корпорація Intel представляє 32-нм виробничу технологію в транзисторах з металевими затворами другого покоління.
Корпорація Intel представляє 32-нм виробничу технологію з використанням діелектриків high-k в транзисторах з металевими затворами другого покоління. Технологія виробництва заснована на успішно освоєному 45-нм процесі, впровадження якого дозволило перейти до реалізації мікроархітектури Nehalem в процесорах Intel® Core ™ i7.
Грунтуючись на приголомшливому успіху 45-нм виробничого процесу з діелектриками high-k і транзисторами з металевими затворами, корпорація Intel готується до запуску 32-нм виробничої технології, в якій будуть використовуватися діелектрики high-k і транзистори з металевими затворами другого покоління. Ця передова технологія стане основою нової мікроархітектури Westmere, 32-нм версії мікроархітектури Intel® під кодовою назвою Nehalem. Планується випуск продукції з мікроархітектури Westmere для наступних сегментів: мобільні, настільні системи і сервери. Intel стала першою компанією, яка продемонструвала повністю функціонують 32-нм процесори. Відповідно до плану корпорації по створенню інноваційної продукції, ця модель отримала назву «тік-так» - кожні 2 роки поперемінно впроваджуються нові покоління передових виробничих технологій і розробляється нова мікроархітектура процесорів.
Щоб зрозуміти значущість 32-нм технології, згадаємо особливості 45-нм процесу і транзисторів з діелектриками high-k і металевими затворами.
В процесі P1266 вперше застосовувалися транзистори з діелектриками high-k і металевими затворами, які представляли собою справжній технічний прорив. Ці транзистори мають більш високою продуктивністю і мають малий струм витоку. Після освоєння процесу P1266 корпорація Intel дала обіцянку оперативно налагодити серійний випуск 45-нм процесорів. Воно виконане, і сьогодні Intel - єдина компанія, яка виробляє 45-нм мікросхеми з транзисторами з діелектриками high-k і металевими затворами.
Перехід 45-нм процесу на стадію промислової експлуатації був найшвидшим в історії Intel. Виробництво 45-нм процесорів було організовано в два рази швидше в порівнянні з виробництвом 65-нм технології в перший рік її появи. Сьогодні проводиться найрізноманітніша 45-нм продукція, призначена для різних сегментів. За 45-нм виробничої технології випускаються одноядерні процесори Intel® Atom ™, двоядерні Intel® Core ™ 2 Duo, чотириядерні Intel® Core ™ i7 і шестиядерних процесори Intel® Xeon® серії 7500.
Чергове досягнення Intel - впровадження 32-нм виробничої технології з діелектриками high-k і металевими затворами другого покоління.
Основа 32-нм технології - транзистори з діелектриками high-k і металевими затворами другого покоління. У них реалізовано безліч удосконалень у порівнянні з першим поколінням транзисторів з діелектриками high-k і металевими затворами. Еквівалентна товщина оксидного шару діелектриків high-k зменшилася з 1,0 нм (45-нм процес) до 0,9 нм (32-нм процес). При цьому довжина затвора скоротилася до 30 нм. Крок затвора транзистора продовжує зменшуватися в 0,7 рази кожні два роки. 32-нм технологія дозволяє створювати транзистори з найменшим кроком затвора в галузі.
У 32-нм процесі використовуються ті ж самі основні технологічні операції по осадження металу на затворі, що і в 45-нм технології, тому можна застосовувати напрацювання, добре себе зарекомендували в існуючому вкрай успішному виробництві. Ці удосконалення є найважливішою умовою для зменшення розмірів інтегральних схем і підвищення швидкодії транзисторів. 32-нм виробнича технологія з транзисторами з діелектриками high-k і металевими затворами другого покоління дозволяє розробникам одночасно оптимізувати розміри і продуктивність кристалів.
Завдяки зменшенню товщини оксидного шару і довжини затвора швидкість спрацьовування транзисторів зросла більш ніж на 22%. Ці транзистори розраховані на найбільший керуючий струм і мають найменший затвор в галузі. Величину струму витоку також можна оптимізувати. У нових транзисторів витік знижена більш ніж в 5 разів у порівнянні з 45-нм NMOS-транзисторами і більш ніж в 10 разів у порівнянні з PMOS-транзисторами. Це дозволяє проектувати більш компактні мікросхеми, що володіють поліпшеним співвідношенням «ціна / продуктивність». У 32-нм процесі також використовується технологія напруженого кремнію четвертого покоління, що дозволяє підвищити швидкодію транзисторів - у корпорації Intel був час і можливості для впровадження суттєвих удосконалень.
На прикладі 32-нм мікросхеми статичної пам'яті була продемонстрована життєздатність процесу і в черговий раз підтверджено актуальність закону Мура.
Якщо згадати попередні реалізації виробничих технологій, стане зрозуміло, що Intel продовжує свій курс щодо зменшення розмірів транзисторів на 50% кожні два роки. При цьому подвоюється щільність транзисторів на кристалі. Виняткова складність і крихітні розміри досвідченого зразка мікросхеми також свідчать про стійкість виробничої технології. Експериментальна мікросхема досить складна (більш 1,9 млрд транзисторів), має велику ємність (291 Мбіт) і високу швидкодію (працює на частоті 4 ГГц). Вона є відмінним «випробувальним стендом» для налагодження технології - збільшення виходу придатних виробів, підвищення продуктивності та надійності - в процесі підготовки до випуску 32-нм процесорів.
Графік зростання відсотка виходу придатних виробів, що випускаються по 32-нм технології, в точності повторює картину, що спостерігалася при підготовці 45-нм процесу до промислової експлуатації.
Корпорація Intel дуже пишається організацією підготовки 45-нм процесу P1266 до серійного виробництва і досягнутим високим відсотком виходу придатної продукції. При освоєнні 45-нм технології Intel вдалося швидко домогтися зниження числа дефектів. Цей результат був досягнутий незважаючи на те, що впроваджувалися найскладніші виробничі процеси і нова технологія. Тепер 45-нм процес P1266 вважається найнадійнішим.
32-нм виробнича технологія з транзисторами з діелектриками high-k і металевими затворами другого покоління дозволить випускати процесори та інші обчислювальні компоненти світового класу.
Успішна реалізація 32-нм виробничого процесу і висока стабільність продукції дозволили Intel прискорити початок випуску мікропроцесорів на базі нової технології для настільних і мобільних систем.
Згодом, після впровадження 32-нм виробничого процесу, почнеться випуск процесорів Intel на базі мікроархітектури під кодовою назвою Westmere для сегментів мобільних, настільних систем і серверів. За планами випуску продукції слідом за 45-нм чотирьохядерними процесорами Intel® Core ™ i7 і Intel® Core ™ i7 Extreme, що підтримують вісім потоків інструкцій, з'являться їх 32-нм версії під кодовою назвою Gulftown, призначені для професійних настільних обчислювальних систем. Для сегментів високопродуктивних і масових настільних ПК до 45-нм процесорів під кодовою назвою Lynnfield (4 ядра і 8 обчислювальних потоків) додадуться 32-нм процесори під кодовою назвою Clarkdale (2 ядра / 4 потоку), а також процесори Clarkdale з вбудованою графічною системою.
Ми плануємо перехід на 32-нм виробничу технологію у всіх основних сегментах серверних процесорів Intel® Xeon®. У сегменті серверів початкового рівня будуть використовуватися процесори Clarkdale відразу після початку їх випуску для настільних систем. Сегмент «ефективної продуктивності» (процесори Intel® Xeon® серії 5000) в майбутньому буде переведений з 45-нм процесорів Nehalem-EP на 32-нм процесори на базі Westmere. Сегмент «розширюваних систем» (процесори Intel® Xeon® серії 7000) в майбутньому також буде переведений з 45-нм процесорів Nehalem-EX на 32-нм процесори на базі Westmere.
32-нм процесори для клієнтських систем будуть відрізнятися не тільки більш високою продуктивністю і меншими розмірами кристала. Масові клієнтські платформи зазнають значних змін з появою нових процесорів Clarkdale і Arrandale.
У клієнтських системах на базі Westmere інтегрована графічна підсистема і контролер пам'яті розміщуватимуться в корпусі процесора в багатокристальні модулі. Графічний адаптер і контролер пам'яті будуть реалізовані на 45-нм кристалі, змонтованому в загальному корпусі з 32-нм кристалом процесора. В майбутньому з'явиться друга мікросхема, яка буде включати пристрій управління на базі Intel® vPro, контролер введення / виводу і пристрій індикації. Ця нова мікросхема для майбутніх 45-нм і 32-нм процесорів буде називатися «набір мікросхем Intel® серії 5».
Завдяки реалізації нових інструкцій 32-нм мікроархітектура Westmere не буде простою "зменшеною копією» Nehalem.
Мета етапів «тик» у виробничій моделі «тік-так» - перенесення існуючої процесорної мікроархітектури на процесори, компоненти яких мають менший розмір. Зазвичай при переході на нову виробничу технологію процесор піддається невеликої модернізації (якщо це доцільно). Процесори на базі Westmere є винятком з цього правила: в них додані нові інструкції микрокода, а також нові апаратні функції для поліпшення управління живленням.
У процесорах Westmere будуть реалізовані нові інструкції для прискорення виконання алгоритмів шифрування і розшифровки. Ці шість нових інструкцій відповідають криптографічним стандарту Advanced Encryption Standard (AES), і вони знайдуть широке застосування в корпоративних обчислювальних середовищах. Наприклад, можна буде розробляти ПО, що використовує апаратну реалізацію алгоритму AES для шифрування всього вмісту жорсткого диска.
Починається ера 32-нм виробничого процесу з транзисторами з діелектриками high-k і металевими затворами другого покоління.
Перші продукти на базі Westmere будуть призначені для сегмента клієнтських систем і включатимуть двоядерні процесори з чотирма обчислювальними потоками: Clarkdale (для настільних ПК) і Arrandale (для мобільних ПК). Потім почнеться випуск серверної продукції, що розширює можливості процесорів Nehalem-EX і Nehalem-EP. Ці нові продукти будуть володіти підвищеною продуктивністю при тих же самих показниках тепловиділення, в них будуть реалізовані вдосконалені функції управління живленням, а також нові інструкції для прискорення виконання алгоритмів шифрування і розшифровки.