Honba za 15nm tranzistorem

Svět polovodičů má nový svatý grál. Do roku 2009 by měly tranzistory s řídicí elektrodou o tloušťce 15 nanometrů...


Svět polovodičů má nový svatý grál. Do roku 2009 by měly tranzistory s řídicí
elektrodou o tloušťce 15 nanometrů dosahovat tranzientních kmitočtů několika
terahertzů.
Co mají dnešní desktopové procesory společného? Správně, všechny jsou příliš
pomalé. Touha po vyšších rychlostech s sebou přináší značný tlak na výrobce
polovodičů, zaměřený na miniaturizaci. S tím je spojena celá řada dalších
technických problémů.
Prvním z nich je chlazení. Aby ceny PC nestoupaly do přílišných výšin, musejí
procesory i do budoucna vystačit se vzduchovým chlazením. Pracovní frekvenci
lze zvyšovat pouze do té míry, dokud bude příkon procesoru zůstávat přibližně
stejný. Z tohoto důvodu se konstruktéři procesorů neustále snaží snižovat
pracovní napětí CPU. Současně s nižším napětím však musí klesat také odpor
vodivých cest, aby jimi mohl protékat dostatek elektronů.
Kromě toho musejí procesory vykazovat také stále lepší "dovednosti", což
vyžaduje nové funkční jednotky a větší vyrovnávací paměti. Aby se výroba
procesorů i navzdory stále se zvyšujícímu počtu tranzistorů vyplácela, musejí
být co do velikosti stále menší, nebo alespoň ne větší. Jako příklad může
posloužit Pentium 4 společnosti Intel. První procesorový čip s kódovým
označením Willamette se dostal na trh v listopadu roku 2000 a jeho velikost
činila 217 čtverečních milimetrů. V lednu letošního roku byl nahrazen novým
typem, označovaným jako Northwood. Ten disponuje vyrovnávací pamětí typu L2 o
velikosti 512 KB, což je dvojnásobek kapacity cache jeho předchůdce. Se svou
velikostí 146 čtverečních milimetrů je však podstatně menší. Tento skok je
možný pouze díky přechodu od 0,18mikronové technologie na 0,13mikronové
struktury. Rozhodujícím faktorem v oblasti rychlých procesorů je tedy šířka
vodivých struktur a potažmo velikost tranzistorů. Jako střednědobý cíl výrobci
polovodičů jednohlasně oznámili výrobu tranzistorů s 15nanometrovou šířkou
řídicí elektrody. Současná technologie je charakterizována rozměry 70 nanometrů
přičemž celková šířka struktury činí 130 nanometrů, neboli 0,13 mikrometru.
Šířka gate tranzistorů je kvůli izolaci a rozptylovým efektům při průtoku
proudu vždy podstatně menší než deklarovaná. V případě 130nanometrové šířky
struktur má zhruba poloviční šířku vlastní struktury. 15nm tranzistory se
výzkumníkům jeví jako významný milník, neboť pro ně musejí být vyvinuty nové
technologie, konstrukcí přepínání tranzistoru počínaje, použitými materiály
pokračuje a procesem aktivace činnosti konče. Rok 2007 má být ve znamení
přechodu od 20 na 15 nanometrů, a na jeden čip se tak vejde miliarda
tranzistorů.
Křemík jako polovodič se tedy ještě zdaleka neodebral do výslužby, ačkoliv již
v polovině osmdesátých let se ozývaly silné hlasy, které na přelom tisíciletí
předpovídaly krizi. Ta přišla, ovšem pouze z hospodářského hlediska.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.