Tak trochu jiné továrny

Fab 22 je první továrnou Intelu, kde jsou čipy v masovém měřítku vyráběny 0,13mm (130nm) technologií. Její nasazen


Fab 22 je první továrnou Intelu, kde jsou čipy v masovém měřítku vyráběny
0,13mm (130nm) technologií. Její nasazení v praxi přináší mj. zdvojnásobení
počtu čipů na jednom křemíkovém plátu (oproti starší 0,18mm technologii),
pokles jejich spotřeby (a tedy i nižší zahřívání) a možnost dalšího významného
růstu taktovací frekvence. Ve druhém čtvrtletí příštího roku je očekáván další
významný technologický krok, a to náběh výroby na 300mm křemíkových plátech
(nyní se používají pláty o průměru 200 mm). Tato změna přinese 2,4krát větší
počet čipů na plátu.
Intel letos celosvětově investuje do výzkumu a vývoje 4 miliardy dolarů (12
miliard dolarů pak činí součet investic do výzkumu, vývoje a rozvoje výrobních
kapacit). V současnosti pracuje na 90nm, 70nm, 50nm, 35nm a 20nm technologiích
výroby čipů (každá z nich je pochopitelně v jiném stadiu, od řešení základních
fyzikálních problémů až po volbu konkrétních nástrojů pro nasazení). Jakkoli se
může zdát, že jde o hudbu relativně vzdálené budoucnosti, Intel počítá s
praktickým nasazením 35nm technologie za necelých 8 let v roce 2009. Už o dva
roky dříve se pak podle jeho představitelů objeví na trhu první procesory
obsahující miliardu tranzistorů (jen pro srovnání: Pentium 4 jich obsahuje 42
milionů) a pracující na frekvenci vyšší než 20 GHz.

Do třetice v Irsku
Aktuálním krokem ve zmenšování tranzistorů na čipu bude spuštění továrny Fab 24
v Dublinském technologickém koridoru (kromě Intelu zde své aktivity vyvíjejí
např. Microsoft, Oracle, Ericsson, Siemens, Dell nebo Motorola). Jedná se o již
třetí továrnu Intelu ve stejném areálu (Fab 10 a Fab 14 zde byly postaveny v
posledních 12 letech investicí cca 3,3 miliardy dolarů). Fab 24 má začít s
výrobou v roce 2003 a to na 300mm plátech 90nm technologií. Mimochodem za
normálních okolností trvá výstavba továrny od prvního výkopu do začátku
produkce 18 měsíců, zde však bylo rozhodnuto o zpomalení výstavby v důsledku
poklesu světové ekonomiky.
Za klíčový předpoklad úspěchu na trhu označují představitelé Intelu schopnost
rychle upgradovat výrobní procesy na nové technologie (např. z 0,18mm na
0,13mm) a efektivně je nasazovat tak, aby ve výzkumu vyzkoušené procesy byly
přesně stejně realizovány ve výrobě, a nedocházelo tak ke zbytečným zdržením v
důsledku jejich ladění. Za tímto účelem společnost vyvinula metodiku, kterou
nazývá Copy Exactly (kopíruj přesně), která také zajišťuje vysokou
kompatibilitu procesů v jednotlivých továrnách.
V této souvislosti stojí za zmínku i snaha o maximální tok informací mezi
zaměstnanci všech fabrik firmy. Každý výrobní stroj je monitorován počítači a
výsledky mohou vidět technici Intelu kdekoli na světě. Tak mohou společně řešit
vzniklé problémy nebo hledat způsoby dalšího zlepšení výrobního procesu.
Technologie pro výrobu čipů podle představitelů Intelu během 1,5-2 let
zastarává a je třeba investovat do nové. Upgrade přijde pro jednu továrnu
typicky na částku okolo jedné miliardy dolarů (záleží samozřejmě na velikosti
fabriky a na dalších konkrétních podmínkách) a trvá cca 12 měsíců.

Itanium
I když se v souvislosti s procesory Intelu nejčastěji hovoří o mainstreamových
Pentiích III a 4 (resp. Celeronech), letošní rok je pro firmu významný také
uvedením prvních systémů s procesory Itanium. Ty vznikly jako důsledek zájmu
firemních uživatelů o servery schopné efektivně provádět modulární kód,
zabezpečené transakce na Webu a kód velkých databází. A právě na optimalizaci
těchto procesů se zaměřili vývojáři Itania. Výsledkem je architektura, která
podle benchmarků dosahuje srovnatelných výsledků s konkurencí, pokud jde o
celočíselné operace, a výrazně nad ní vyniká ve výpočtech v řádové čárce a v
šifrovacím/dešifrovacím výkonu.
Podíl Intelu na trhu serverů činil v polovině letošního roku podle Dataquestu
91 % v případě 1-2procesorových front-endů, 65 % u 4procesorových a 36 % u
backendových serverů. Právě na 3. jmenovaný segment míří Itanium především a
Intel si zde od něj slibuje výrazný růst svého podílu.
Dnes Itanium pracuje na frekvenci 800 MHz, disponuje 4MB L3 cache, 2,1GB/s
systémovou sběrnicí a architektura EPIC mu umožňuje provádět v jednom taktu až
20 instrukcí. Následovat má verze McKinley, která bude zpětně plně kompatibilní
a 1,5-2násobně výkonnější, a po ní Madison (vyráběný již 0,13mm technologií).
Pro procesor jsou k dispozici operační systémy Windows, Linux, HP-UX, True64 a
řada aplikací, mimo jiné například Oracle9i developer version, DB2 developer
version, Bsafe a Crypto-C s algoritmy RSA optimalizovanými pro Itanium a v
prvním čtvrtletí příštího roku pro něj bude dostupný například i SAS Enterprise
Miner.
Nejen čipy
Investice Intelu míří, jak známo, nejen do vývoje nových čipů. Méně se již
ovšem ví, že jeho výzkumná pracoviště se nacházejí rovněž ve východní Evropě. A
to konkrétně v Rusku v Sarově a Nižním Novgorodu a v polském Gdaňsku. V Rusku
se pracuje mj. na vývoji crossplatformního softwarového frameworku pro vývoj
aplikací, na komunikačním softwaru nebo na rozhraní člověk/počítač (syntéza
řeči, počítačové vidění). Do těchto projektů je zapojeno 5 ruských univerzit. V
Polsku se laboratoře Intelu soustředí na komunikační technologie, mj. na
software související se směrováním, správou sítí nebo správou jednotlivých
síťových modulů v šasi.

Jak se dělá procesor
Dnešní čip procesoru se běžně skládá z 20-22 vrstev, k jejichž výrobě je třeba
cca 350 kroků. Na začátku celého procesu vcházejí do fabriky tenké křemíkové
pláty (wafers) uříznuté z tzv. křemíkových ingotů, na výstupu jsou tyto pláty
"pokryty" stamiliony miniaturních, vzájemně propojených tranzistorů. Rozřezání
finalizovaných (a již proměřených) plátů na čipy a jejich zapouzdření se
provádí v dalších výrobních závodech.
První kroky výroby čipů vedou k vytvoření izolující vrstvy (oxidací) na
dokonale vyčištěné ploše křemíkového plátu. Následuje nanesení dočasné
světlocitlivé vrstvy a osvícení vybraných oblastí (pro každý budoucí čip
zvlášť, tedy nikoli celého plátu současně) ultrafialovým zářením
prostřednictvím masky. Právě maska definuje, jak bude daná vrstva čipu
konkrétně vypadat. Osvícené části světlocitlivé vrstvy jsou nyní odstraněny a
nechráněné oblasti křemíkového plátu zbaveny izolující vrstvy. V následujících
krocích se opakuje pokrývání fotocitlivou vrstvou, její osvícení podle masky
dané vrstvy a ostranění exponovaných oblastí, nanášení dalších vrstev, sycení
atomy dalších prvků (mj. fosfor, arzen a bór), čištění apod. Jen
fotolitografický proces a další příprava pro implementaci jedné vrstvy vyžaduje
6-7 kroků. Přitom je nezbytné zachovávat čistotu výrobních prostor odpovídající
tisícinásobku čistoty operačního sálu.
Každý procesor obsahuje rovněž 6 vrstev hliníkových spojů, které zajišťují tok
signálů na místo jejich určení. U 0,13mm technologie se místo hliníku používá
měď, která je schopna přenášet signály rychleji. V případě starších výrobních
technologií nemělo podle představitelů Intelu smysl mědi využívat, protože
rychlost procesorů limitovaly jejich ostatní součásti.
Jeden křemíkový plát (na kterém se nacházejí desítky budoucích čipů) putuje
výrobním procesem 6-7 týdnů. Pokud je však třeba rychle vyrobit testovací
pláty, odstraní se maximum čekacích dob, a tak je lze finalizovat během 15 dní.
Po dokončení všech výrobních operací procházejí desky testy, kdy se měří každý
jednotlivý obvod (budoucí čip).
1 1839 / pen









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