Производство 65 нм микропроцессоров

Не были забыты игровые приложения, а также другие программы. По утверждениям Intel разница в производительности между 45 и 65 нм процессорами, имеющие практически идентичные характеристики) составляет от 5% до 10%. При этом стоимость схожих моделей остается прежней. Константин Пикинер, капитан команды Virus.pro, участвовавшей во многих игровых соревнованиях и выходившей оттуда победителем, показал возможности новых четырехъядерных чипов Intel на примере игры Crysis.

Возможности Nehalem:

• динамическое управление ядрами процессора, вычислительными потоками, кэш-памятью, интерфейсами и питанием;
• возможность обработки 4 команд за один тактовый цикл в микроархитектуре Intel Core (способность микроархитектуры Intel Core регулярно обрабатывать до 4 команд за один тактовый цикл, по сравнению со способностью других процессоров обрабатывать 3 команды за тактовый цикл или менее);
• параллельная обработка потоков (технология Intel Hyper-Threading), обеспечивающая повышение производительности и сокращение энергопотребления;
• расширение архитектуры с инновационными наборами команд Intel SSE4 и ATA;
• высокопроизводительная многоуровневая общая кэш-память;
• высокая пропускная способность памяти и системная производительность;
• динамическое управление питанием с повышением производительности;
• масштабируемость производительности: от 1 до 16 (и более) потоков и от 1 до 8 (и более) ядер процессоров;
• масштабируемые настраиваемые внутрисистемные соединения и интегрированные контроллеры памяти;
• высокопроизводительный интегрированный графический процессор для клиентских платформ.

Технологический процесс Intel с разрешением 45 нм предполагает формирование транзисторов с металлическим затвором и оксидом гафния в качестве подзатворного диэлектрика (HfO2 – материал с высокой диэлектрической проницаемостью). В рамках 65-нм процесса Intel толщину традиционного подзатворного диэлектрика SiO2 удалось снизить до 1,2 нм (примерно пять моноатомных слоев). Однако дальнейшее его утончение приводит к чрезмерному возрастанию токов утечки через подзатворный диэлектрик со всеми нежелательными последствиями, в том числе – к паразитному нагреву. Проблему решает использование диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью, что позволяет увеличить толщину подзатворного диэлектрика, сохраняя управляющее напряжение таким же, как и у транзистора с SiO2 под затвором. В качестве материала для таких диэлектриков используют соединения гафния – оксид или силицид. Однако при этом возникает новая проблема – на оксиде гафния невозможно сформировать поликремниевый затвор. Да и с металлическими затворами поверх этого материала все непросто. Поэтому немало сил было потрачено на разработку структуры металлических затворов, которые можно формировать поверх диэлектрика на основе соединений гафния. 
             По словам автора одноименного закона и одного из основателей Intel Гордона Мура, "Применение диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью вкупе с металлами в затворах – это крупнейшее изменение в технологии транзисторов с тех пор, как в конце 1960-х годов были предложены поликремниевые затворы". Эта технология позволяет радикально снизить токи утечки транзисторов, что открывает перед разработчиками и производителями захватывающие перспективы. Благодаря новой технологии можно примерно вдвое увеличить плотность транзисторов на кристалле по сравнению с 65-нм процессом. Необходимая для переключения 45-нм транзистора мощность снижена примерно на 30%. Применение медных межсоединений и новых подзатворных диэлектриков повысит производительность и снизит энергопотребление. Все это позволяет увеличить быстродействие процессоров, создавать более интегрированные СБИС, что неизбежно скажется на архитектуре процессоров и компьютеров: снизит их размеры, энергопотребление, уровень шумов и цену.

Вывод.

45 нм процессоры были  лишь немногим привлекательнее  65 нм предшественников. Основными  достоинствами были более низкий уровень тепловыделения, снизилось его энергопотребление, а также создана поддержка набора инструкций SSE 4.1, которая дала прибавку производительности в оптимизированном ПО. Аналогично, пользователи получили прирост скорости в тех приложениях, производительность которых зависит от объёма кэш-памяти второго уровня. Что касается компьютерных энтузиастов, то для них 45 нм процессоры – лучший выбор. Дело в том, что частота 4 ГГц вполне достижима без экстремального разгона и без использования высококачественных компонентов.

Но технологии не стоят  на месте, и спустя всего лишь 5 лет  после своего появления 45 нм микропроцессоры стремительно уходят в историю. И в наши дни никого не удивить появлением 15 нм процессоров. Но если придерживаться Закона Мура, то что нас ждёт после того, как микропроцессоры достигнут 1 нм? Тогда потребуются кардинально новые технологии  для создания уже совершенно иных процессоров, так как всё в наших нынешних процессорах упирается в размеры транзисторов – если продолжать их уменьшать, то на процессоре станут сказываться различные негативные факторы: будь то токи утечки, повышенное тепловыделения и т.п. Весь мир возлагает большие надежды на построение квантового компьютера – фундаментальную задачу физики XXI века, которую прямо сейчас решают учёные многих стран. И уже появилась первая рабочая модель такого процессора, разработанная компанией IBM. И пусть он пока крайне мал и несовершенен, это большой шаг для нас, дающий надежду на то, что высокотехнологическое будущее не за горами. Но это уже совсем другая история.

Трёхкубиковый квантовый  процессор компании IBM