Будущее
транзисторов
Вступление в новую зру
С
ейчас в полупроводниковой п р о -
м ыш ленности происходит одна из
тех револю ций, которы е случаю т-
ся р а з в десятилетие и полностью
м еняю т облик индустрии. Изготовители
чипов переходят от подлож ек (wafers,
кремниевых дисков-полуф абрикатов для
изготовления кристаллов микросхем) диа-
м етром 2 0 0 мм к подлож кам диам етром
3 0 0 мм. С таким нововведением тесно
связана возможность сущ ественного уде-
ш евления чипов, а вместе с ними — и
всей электронной продукции, включая
м икропроцессоры . Д ело в том, что уве-
личение р а зм е р а подлож ки с 2 0 0 до
3 0 0 мм сниж ает себестоим ость каж до-
го выходящ его чипа при м ерно на 3 0 %
(по данным ком пании Intel) и увеличива-
ет объемы их производства. (П о данным
того же источника, 225-пр оц ен тное уве-
личение площ ади кремниевой пластины
приводит к 240-пр оц ентном у возр аста-
^ нию полезного выхода кристаллов с ка-
ждой подложки.) П р и этом с увеличени-
ем пластин уменьш ается о б щ е е потреб -
ление ресурсов в процессе производ-
ства: на 4 0 % снижается расход энергии
и воды в пересчете на одну м икросхе-
му, что сущ ественно ослабляет эколо-
гическую нагрузку на окруж аю щ ую сре-
ду. Н о не только экстенсивным путем
увеличения р азм е р о в «заготовок» для
м икросхем движется соврем енная инду-
стрия. Как р а з другой, бол ее наукоем -
кий путь интенсификации производства,
стоит на повестке дня перед больш ин-
ством компаний, претендую щ их на клю-
чевые роли в сф ере ИТ О д ни м из ли-
деров здесь является компания Intel пер-
спективные р азр аб о тки которой и б у-
дут в центре наш его внимания
Н е так давно на м еж дународной кон-
ференции в Токио сотрудники Intel зая-
вили о р азр аб о тке новых м атер иалов
для полупроводниковых транзисторов бу-
дущего. Преж де всего, речь ш ла а но-
вом диэлектрике затвор а транзистора с
высокой проницаемостью , который б у-
дет применяться вместо используемого
сегодня диоксида кремния. Также гово-
рилось о новых сплавах, совместимых с
будущ им диэлектриком затвора. Данные
решения даю т возмож ность снижать ток
утечки транзистор а в 100 (!) раз, что по-
зволяет в ближ айш ем будущ ем заняться
внедрением производственных процес-
сов с проектной норм ой 4 5 наном етров.
Этой теме, в частности, был посвящен
и московский пресс-бриф инг с участием
вице-президента подразделения C o rp o -
rate Technology G roup , директора пр о-
грамм промышленных технологий (Indus-
try Technology Program ) корпорации In-
tel, Ф рэнка Спиндлера (Frank Е. Spindler).
Г-н Спиндлер рассказал некоторые де-
тали в связи с вышеупомянутыми дости-
жениями Intel, которые позволяют решить
существующие ныне проблемы токов утеч-
Владимир СИРОТА
Эта статья посвящена рассмотрению ближайших перспектив
полупроводниковых технологий, используемых при создании
процессоров.
ки, энергопотребления и тепловыделения
в высокоинтегрированны х полупровод-
никовых устройствах. В свою очередь,
инф ормацией по этой теме поделимся с
читателями и мы, ведь, наверняка, м но-
гих интересует ближ айш ее будущ ее мик-
ропроцессорных технологий. П о ходу ста-
тьи мы сначала обрисуем проблемы, ко-
торы е стоят перед создателями совре-
м енной микроэлектроники, а затем р ас-
скажем о перспективных путях их реш е-
ния. О бсуд им мы и реш ение проблем пе-
рехода к 90-нм техническим норм ам при
производстве процессоров.
Мур, Мур.
..
Вы думаете, это ко ш к а? Нет, это In-
tel ©.
.. не перестает напом инать н ам о
з а к о н е м -р а Г ор д о н а М у р а (G o rd o n
M oore). Э т о т зако н — сво е об р азн ы й
прогноз, сделанный одним из о сн о в а -
телей корпор ац ии Intel. С огл асн о ему,
число тран зи стор ов в м икросхем е п р о -
ц ессор а удваивается каждые два года.
Поколения микропроцессоров, выпус-
каемые компанией Intel, очень четко сле-
довали этому закону. Начиная с процес-
сор а Intel 4004, появившегося в 1971 го-
ду и содержавшего около 2 0 0 0 транзи-
сторов, и заканчивая современным про-
цессором Itanium 2, который включает
410 миллионов транзисторов Кстати, обыч-
но плотность транзисторов в микросхеме
приблизительна удваивается с каждым но-
вым поколением, обновление которого
происходит раз в полтора-два года.
Intel, со своей стороны, утверждает,
что закон М у р а за десятилетия своего су-
ществования превратился в один из ос-
новных законов развития полупроводни-
ковой индустрии. Н о сущ ествуют скепти-
ки, которые предрекаю т «кончину» зако-
ну едва ли не с каждым новым поколени-
ем процессоров. Причем они часто ссы-
лаются на объективные причины. О д н а -
ко усилия тысяч инженеров корпорации
Intel пом огаю т закону «держаться». П а
заявлениям представителей компании, он
останется в силе ещ е как минимум на
ближайшие десять лет И м енно благода-
ря тем новым технологиям, о которых мы
говорили в начале статьи, открывается
«второе дыхание» закона А каковы же
были помехи для сущ ествования закона
М ур а, дававш ие почву скептикам для за -
явлений? Д авай те посмотрим.
Такие сложные микросхемы, как мик-
ропроцессоры, состоят из миллионов тран-
зисторов, которые определенным о б р а-
зом связаны между собой проводниками.
В современных Ц П У для связи между тран-
зисторами используются медные соеди-
нения (проводники), хотя ранее ш ироко
применялись алюминиевые. Цель разви-
тия современной технологии производст-
ва процессоров — сделать транзисторы
как м ож но меньше, заодно снизив и их
энергопотребление. Э то позволяет соз-
давать все новые поколения чипов, обе с-
печивающ их более высокую производи-
тельность вычислительных устройств.
Например, как уже упоминалось, не-
давно корпорация Intel выпустила процес-
сор Intel Itanium 2 (ранее известный под
кодовым названием Madison), содерж а-
щий 4 1 0 млн. транзисторов, уместивших-
ся на кристалле площ адью всего 3 74 мм2
(по площади это немного меньше, чем по-
верхность двух стандартных клавиш с бу-
квами на вашей клавиатуре!). А вскоре
ожидаются и чипы с миллиардом транзи-
сторов на кристалле. П ри такой плотно-
сти интеграции компонентов инженерам-
разработчикам м икропроцессоров при-
ходится иметь дело со слоями м атериала
толщ иной всего в несколько атомов!
Д а, с развитием соврем енных техно-
логий р азм ер транзисторов, м ельчай-
ших элем ентов логических микросхем,
от поколения к поколению становился
все меньш е и меньше. В свою очередь,
плотность интеграции тр ан зи стор ов на
кристалле полупроводникового устрой-
ства, согласно том у же зако н у М ур а,
стремительно возр астал а И р а зр а б о т-
чикам становилось все труднее реш ать
возникаю щ ие при этом технологические
проблемы, появлявшиеся просто в силу
действия естественных законов физики.
Зако н М у р а гласил, что число тр ан зи -
сторов на м икросхеме «обязано» удваи-
ваться каждые два года. В то ж е время
у специалистов все чащ е возникали на
этот счет сомнения — нельзя же беско-
нечно ум еньш ать разм еры тран зи сто-
ров, должен же быть какой-то физиче-
ский предел их м иниатю ризации
О сновны м и же б ар ье р ам и на пути
м иниатю ризации тр ан зи стор ов являют-
ся утечка электрического тока и выде-
№52/275 29 декабря-5 января 2003/04
предыдущая страница 18 Мой Компьютер 2004 52 читать онлайн следующая страница 20 Мой Компьютер 2004 52 читать онлайн Домой Выключить/включить текст