Компания Intel 12 ноября 2007 года представила новые процессоры, ранее известные под кодовым именем Penryn. В числе главных изменений новинок значится переход на использование транзисторов нового типа. Месяц спустя, 12 декабря, Intel провела презентацию новых ЦП в Москве. Помимо рассказа о возможностях 45 нм процессоров данное мероприятие было приурочено к памятной дате — 60-летию изобретения транзистора.
Многим из нас известно, что основной составляющей любого процессора является транзистор. Тем не менее, 60 лет назад мало кто предполагал, что это изобретение будет главным компонентом в компьютерных микропроцессорах. Но давайте сделаем более глубокий экскурс в историю.
Первые патенты на принципы работы полевого транзистора были поданы еще раньше — в далеком 1928 году в Германии. Но лишь в 1934 году немецкий физик Оскар Хейл запатентовал сам полевой транзистор. Но, отняв от 2007 года 60 мы получаем 1947 год — это отнюдь не 1934 год, о котором идет речь. Дело в том, что датой рождения транзистора считается день официального представления биполярного транзистора.
В недрах лабораторий известной компании Bell Labs учеными Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттейном был создан первый биполярный транзистор. Работы над ним были завершены как раз в конце 1947 года. Он был продемонстрирован 16 декабря, а официально его представили публике 23 декабря — именно это и есть официальная дата рождения транзистора. За свое изобретение ученые были награждены Нобелевской премией по физике в 1956 году.
Что интересно, в современных процессорах используется полевой МОП-транзистор, а не биполярный. Впрочем, это не удивительно — для процессоров последний не подходят, а МОП-транзистор, применяемый в современных чипах, был разработан в 1957 году.
Новое поколение транзисторов
12 ноября 2007 года компания Intel официально представила новые процессоры, ранее известные под кодовым именем Penryn. Вместе с ними был также представлен 45 нм техпроцесс производства. Впервые Intel продемонстрировала его более года назад, показав изготовленную в соответствии с его нормами пластину с SRAM-памятью. Теперь пришло время ЦП. Тем не менее, о новых процессорах мы расскажем дальше, а сейчас несколько слов о новом типе транзисторов, что был использован для выпуска новых чипов.
Последние 40 лет у обычного полевого транзистора в качестве диэлектрика используется диоксид кремния (SiO2). Он оказывает решающее влияние на работу транзистора, предохраняя от утечки электронов. Но стремительное уменьшение технологий производства, которое мы можем наблюдать последний десяток лет, привели к тому, что этот слой диэлектрика стал слишком мал. Он уже не способен достаточно хорошо сдерживать электроны. Посудите сами — сегодня в 65 нм транзисторах Intel толщина диэлектрика составляет всего 1.2 нанометра, то есть 5 атомарных слоев!
Если вы постоянно следите за событиями в ИТ-сфере, то, вероятно, вспомните как три с половиной года назад были представлены первые 90 нм процессоры Intel. Это были Pentium 4 на ядре Prescott. Их первые версии, попавшие в руки к "безжалостным" обозревателям, довольно сильно грелись, обеспечивая при этом чуть ли не меньшую производительность, чем у своих предшественников на ядре Northwood. В качестве основной причины такого поведения новых чипов называли токи утечки. Intel потребовалось несколько месяцев, прежде чем отладить тогда новый 90 нм техпроцесс и выпустить новый степпинг процессоров.
С 65 нм технологией все прошло куда лучше — столь сильными токами утечки новые транзисторы не страдали. Однако переход на 45 нм производственные нормы предвещал еще большие проблемы. Именно это подтолкнуло процессорного гиганта на переработку транзисторов.
Обычный полевой транзистор (слева) и транзистор с high-k диэлектриком (справа)
Intel применила так называемый high-k диэлектрик (или металл с высоким показателем диэлектрической проницаемости). Основной компонент, используемый для его изготовления, - гафний. Этот редкоземельный металл позволил увеличить толщину диэлектрика, значительно снизив токи утечки. Правда, несколько усложнилось технология его производства — диэлектрик наносится слоями каждый толщиной всего в 1 атом. Кроме того он плохо совместим со стандартным затвором из поликремния. В итоге затвор в новых транзисторах Intel теперь изготовляется из металла.
Какие преимущества дает новый тип транзисторов в сравнении со старыми, не считая снижения токов утечки? Эту информацию вы сможете почерпнуть со следующего слайда:
Само собой в будущем Intel будет использовать только новые транзисторы. К примеру, уже была показана SRAM-память, изготовленная по 32 нм техпроцессу. А через два года нам обещают показать процессоры, выполненные по этой технологии.
Пока же 45 нм техпроцесс уже внедрен на фабриках D1D (Орегон, США), Fab 32 (Аризона, США). В следующем году на него перейдут Fab 28 (Кирьят-Гат, Израиль) и Fab 11X (Нью-Мексико, США). Когда это случится объем выпуска 45 нм чипов превысит объем 65 нм моделей. К концу следующего года более 70% микросхем Intel будет изготовляться по новому техпроцессу.
У некоторых читателей может возникнуть вопрос касательного главного конкурента Intel — компании AMD. Собственно пока много хорошего сказать о ней сейчас мы не можем. Она только-только завершила переход на 65 нм техпроцесс, хотя 45 нм нормы собирается внедрить уже в следующем году. Получится у нее или нет уложится в приемлемый срок, узнаем через 6-10 месяцев. Но несмотря на текущие трудности у нее есть все предпосылки к этому.
Почти одновременно с Intel о разработке транзистора на основе high-k диэлектрика объявила и другая не менее именитая компания — IBM. Конечно, она будет использовать эти наработки для выпуска собственных процессоров на архитектуре PowerPC. Но с того времени как Apple отказалась от их использования массового применения в настольных и мобильных компьютерах они не снискали. Да и вряд ли это произойдет — голубой гигант явно позиционирует их не в этот сегмент.
Но это мы отвлеклись. Несколько лет назад AMD стала очень тесно дружить с IBM. Они даже обменялись командами инженеров дабы набраться опыта друг у друга. По текущим соглашениям компаний IBM будет помогать AMD вплоть до 2012 года. Полагаем, теперь будет не сложно догадаться, почему вторая должна "успеть". В одной из наших прошлых новостей мы писали, что AMD уже заручилась помощью голубого гиганта когда придет время переходить на 32 нм техпроцесс.
Итак, и Intel, и AMD переходят к транзисторам нового типа. Но при этом остается довольно животрепещущий вопрос — что будет дальше? Понятно, что до 2011 года особо спешить не следует, но примерно в этом году обе компании захотят менять техпроцесс. Теоретически переход к 22 нм нормам еще возможен, но к более тонким технологиям... пока неизвестно. Что ж, будем надеяться, что развитие компьютерной индустрии на этом не остановится и будут найдены новые способы наращивать быстродействие.
