что такое процессоры керамические
Процессоры Керамика
Керамические процессоры 286/386/486/goldcap ы на лом
Керамические процессоры 286/386/486/goldcap, самый старый и наиболее дорогой вид компьютерных процессоров. С желтыми контактами. Без элементов охлаждения.
Цена за кг
Цены на лом плат
Микс разносортных плат 80/20
1. Не более 20% Мониторки
2. На отечественных платах более 75% элементной базы должны быть на месте
Сырье должно быть без засора
GSM платы от сотовых станций с желтыми дорожками
Батарейки, элементы питания, металлические части, пластиковые крепления, радиаторы и др. должны быть удалены.
Платы от серверов (широкие желтые разъемы, несколько сокетов под процессоры)
Батарейки, элементы питания, металлические части, пластиковые крепления, радиаторы и др. должны быть удалены.
Материнка «старая» и от ноутбуков
Материнские платы для ноутбуков и материнские платы до поколения (и не включая) Pentium 4
Батарейки, элементы питания, металлические части, пластиковые крепления, радиаторы и др. должны быть удалены.
Материнские платы после поколения Pentium 4 (включая Pentium 4).
Батарейки, элементы питания, металлические части, пластиковые крепления, радиаторы и др. должны быть удалены.
Платы HDD от жестких дисков
Платы снятые с компьютерных жестких дисков
металлические части, пластиковые крепления должны быть удалены.
Видео карты (все платы с желтыми ламелями для ПК)
Без металла, пластика и алюминиевых радиаторов
Богатые платы управления
Платы управления от медицинских и сложных импортных приборов с желтыми разъемами
Без металла, пластика и алюминиевых радиаторов
Мониторные платы и любые платы питания
Платы должны быть очищены от металла, пластика, трансформаторов.
Платы от советских бытовых устройств
Без металла, пластика и алюминиевых радиаторов
Платы управления военными и советскими приборами СССР
Без металла, пластика и алюминиевых радиаторов
Разъемы ШР, ШРГ (СССР)
Разъемы ШР, ШРГ от советских промышленных и военных приборов
Без проводов
Керамические процессоры
Без алюминиевого радиатора
Как на самом деле производят процессоры
Чтобы создать сверхмощный процессор, достаточно простого.
Песок. В наших компьютерах в буквальном смысле песок, вернее — составляющий его кремний. Это основной элемент, благодаря которому в компьютерах всё работает. А вот как из песка получаются компьютеры.
Что такое процессор
Процессор — это небольшой чип внутри вашего компьютера или телефона, который производит все вычисления. Об основе вычислений мы уже писали — это транзисторы, которые собраны в сумматоры и другие функциональные блоки.
Если очень упрощённо — это сложная система кранов и труб, только вместо воды по ним течёт ток. Если правильным образом соединить эти трубы и краны, ток будет течь полезным для человека образом и получатся вычисления: сначала суммы, потом из сумм можно получить более сложные математические операции, потом числами можно закодировать текст, цвет, пиксели, графику, звук, 3D, игры, нейросети и что угодно ещё.
Кремний
Почти все процессоры, которые производятся в мире, делаются на кремниевой основе. Это связано с тем, что у кремния подходящая внутренняя атомная структура, которая позволяет делать микросхемы и процессоры практически любой конфигурации.
Самый доступный источник кремния — песок. Но кремний, который получается из песка, на самом первом этапе недостаточно чистый: в нём есть 0,5% примесей. Может показаться, что чистота 99,5% — это круто, но для процессоров нужна чистота уровня 99,9999999%. Такой кремний называется электронным, и его можно получить после цепочки определённых химических реакций.
Когда цепочка заканчивается и остаётся только чистый кремний, можно начинать выращивать кристалл.
Кристалл и подложка
Кристаллы — это такие твёрдые тела, в которых атомы и молекулы вещества находятся в строгом порядке. Проще говоря, атомы в кристалле расположены предсказуемым образом в любой точке. Это позволяет точно понимать, как будет вести себя это вещество при любом воздействии на него. Именно это свойство кристаллической решётки используют на производстве процессоров.
Самые распространённые кристаллы — соль, драгоценные камни, лёд и графит в карандаше.
Большой кристалл можно получить, если кремний расплавить, а затем опустить туда заранее подготовленный маленький кристалл. Он сформирует вокруг себя новый слой кристаллической решётки, получившийся слой сделает то же самое, и в результате мы получим один большой кристалл. На производстве он весит под сотню килограмм, но при этом очень хрупкий.
Готовый кристалл кремния.
После того, как кристалл готов, его нарезают специальной пилой на диски толщиной в миллиметр. При этом диаметр такого диска получается около 30 сантиметров — на нём будет создаваться сразу несколько десятков процессоров.
Каждую такую пластинку тщательно шлифуют, чтобы поверхность получилась идеально ровной. Если будут зазубрины или шероховатости, то на следующих этапах диск забракуют.
Готовые отполированные пластины кремния.
Печатаем транзисторы
Когда диски отполированы, на них можно формировать процессоры. Процесс очень похож на то, как раньше печатали чёрно-белые фотографии: брали плёнку, светили сверху лампой, а снизу клали фотобумагу. Там, куда попадал свет, бумага становилось тёмной, а те места, которые закрыло чёрное изображение на плёнке, оставались белыми.
С транзисторами всё то же самое: на диск наносят специальный слой, который при попадании света реагирует с молекулами диска и изменяет его свойства. После такого облучения в этих местах диск начинает проводить ток чуть иначе — сильнее или слабее.
Чтобы так поменять только нужные участки, на пути света помещают фильтр — прямо как плёнку в фотопечати, — который закрывает те места, где менять ничего не надо.
Потом получившийся слой покрывают тонким слоем диэлектрика — это вещество, которое не проводит ток, типа изоленты. Это нужно, чтобы слои процессора не взаимодействовали друг с другом. Процесс повторяется несколько десятков раз. В результате получаются миллионы мельчайших транзисторов, которые теперь нужно соединить между собой.
Соединяем всё вместе
То, как соединяются между собой транзисторы в процессоре, называется процессорной архитектурой. У каждого поколения и модификации процессоров своя архитектура. Все производители держат в секрете тонкости архитектуры, потому что от этого может зависеть скорость работы или стоимость производства.
Так как транзисторов много, а связей между ними нужно сделать немало, то поступают так: наносят токопроводящий слой, ставят фильтр и закрепляют проводники в нужном месте. Потом слой диэлектрика и снова токопроводящий слой. В результате выходит бутерброд из проводников, которые друг другу не мешают, а транзисторы получают нужные соединения.
Токопроводящие дорожки крупным планом. На фото они уже в несколько слоёв и не мешают друг другу.
В чём сложность
Современные процессоры производятся на нанометровом уровне, то есть размеры элементов измеряются нанометрами, это очень мало.
Если, например, во время печати очень толстый мальчик упадёт на пол в соседнем цехе, еле заметная ударная волна прокатится по перекрытиям завода и печатная форма немного сдвинется, а напечатанные таким образом транзисторы окажутся бракованными. Пылинка, попавшая на пластину во время печати — это, считай, загубленное ядро процессора.
Поэтому на заводах, где делают процессоры, соблюдаются жёсткие стандарты чистоты, все ходят в масках и костюмах, на всех воздуховодах стоят фильтры, а сами заводы находятся на сейсмических подушках, чтобы толчки земной коры не мешали производить процессоры.
Крышка и упаковка
Когда дорожки готовы, диск отправляют на тесты. Там смотрят на то, как работает каждый процессор, как он греется и сколько ему нужно энергии, заодно проверяют на брак.
В зависимости от результатов процессоры с одной пластины могут получить разную маркировку и продаваться по разной стоимости. Те процессоры, которые получились более удачными, становятся дорогими серверными продуктами. Те, где кто-то рядом чихнул или вздохнул, имеют некоторые несовершенства и дефекты, их могут отправить на потребительскую линию.
После тестов диск разрезают на готовые процессорные ядра.
Пластина со множеством одинаковых процессорных ядер. 
Робот вырезает ядра из готовой пластины.
После этого к ядру процессора добавляют контакты, чтобы можно было вставить его в материнскую плату, и накрывают крышкой. Чёрный или металлический прямоугольник, из которого торчат ножки, — это как раз крышка.
Крышка выполняет две функции: защищает сам кристалл от повреждений и отводит от него тепло во время работы. Дело в том, что миллионы транзисторов при работе нагреваются, и если процессор не остужать, то он перегреется и кристалл может испортиться. Чтобы такого не произошло, на крышку процессора ставят воздушные кулеры или делают водяное охлаждение.
Система на чипе
Чипы процессоров уже настолько маленькие, что под одной крышкой можно поместить какое-нибудь ещё устройство. Например, видеосистему — то, что обсчитывает картинку перед выводом на экран. Или устройство радиосвязи с антенной.
В какой-то момент на маленьком чипе площадью около 1 см 2 уже можно было поместить процессор, видео, модем и блютус, сделать всё нужное для поддержки памяти и периферии — в общем, система на чипе. Подключаете к этому хозяйству экран, нужное количество антенн, портов и кнопок, а главное — здоровенную батарею, и у вас готовый смартфон. По сути, все «мозги» вашего смартфона находятся на одном маленьком чипе, а 80% пространства за экраном занимает батарея.
Как делают микропроцессоры
Часть 1 (О полупроводниках вообще и о диодах)
Часть 3 (Как заставить машину считать при помощи транзистора)
. потому как на бумаге всё просто, но блин, как они это всё запихнули в чип размером с ноготь?!
(один из комментариев к предыдущему посту)
Ну что же, вот об этом сейчас и пойдёт речь.
Увеличенное изображение неразрезанных кристаллов процессоров Intel Core I7.
Чтобы дать представление о том, насколько сложна структура современного микропроцессора, предлагаю взглянуть на самую простую схему самого простого, самого первого коммерческого микропроцессора фирмы Intel 4004.
Кристалл этого 4-битного микропроцессора имел площадь 12 мм², размер каждого из 2300 транзисторов был «огромным» по современным меркам (10 мкм), транзисторы на современных кристаллах имеют размер примерно в тысячу раз меньше!
А вот, что представлял собой кристалл этого процессора:
Создание микропроцессора начинается с процесса его проектирования. Задача конструкторов создать и предварительно протестировать схему микропроцессора. Выпуск новой схемы занимает труд десятков, если не сотен инженеров, и занимает месяцы подготовки. Когда процесс проектирования будет закончен, необходимо изготовить фотошаблон для нового чипа. Для того чтобы оценить важность данного процесса и цену ошибки, достаточно сказать, что нажатие кнопки PRINT в данном случае «стоит» от 600 тыс. до 1 млн. долларов США, а для набора шаблонов стоимость может исчисляться уже десятками миллионов долларов.
Создание фотошаблона (для современных многослойных схем микропроцессоров речь идёт уже о наборах фотошаблонов) – наверное, наиболее важный (после проектирования) процесс в технологии изготовления микропроцессоров.
Фотошаблон обычно представляет собой кусок стекла, с напылением из хрома, на который нанесено «негативное» изображение интегральной схемы. Оно обычно в несколько раз больше тех размеров, которые впоследствии примет изготовленный микрочип, но исключительная сложность современных процессоров и огромное количество транзисторов всё равно позволяют разглядеть отдельные детали только при помощи довольно мощного микроскопа.
Готовый фотошаблон очень тщательно (буквально каждую дорожку) проверяют на предмет дефектов. Для этих целей служат как специальные машины, но используется и труд людей, проверяющих шаблон при помощи микроскопов. Работа с шаблонами производится в т. н. «чистой комнате», где содержание пыли и посторонних примесей сведено до минимума – люди ходят в специальных костюмах – любая пылинка на шаблоне произведёт эффект деревянного бревна, упавшего на карточный домик.
Когда фотошаблон изготовлен, приходит время его «печати» на том, что впоследствии станет микропроцессором. Процесс (вернее, целое семейство технологических процессов) называется фотолитография и по своим базовым принципам очень похож на процесс печати фотографий с негатива).
Начинается всё с обычного кварцевого песка.
Песок проходит целую серию процессов по очистке и химических реакций, целью которых является получение чистейшего кремния. Для экономии места позвольте мне опустить технические детали процесса очистки.
Только после этого бывший песок разогревается до 1420 градусов Цельсия, что всего на 6 градусов выше его точки плавления. Для этого используется графитовый нагреватель. Выбор материала, как и в случае с кварцем тигля, обусловлен тем, что графит не реагирует с кремнием и, следовательно, не может загрязнить материал будущего процессора.
В нагретый тигель опускается тонкий затравочный кристалл кремния, размером и формой напоминающий карандаш. Он должен запустить процесс кристаллизации. Дальнейшее можно воспроизвести в домашних условиях с раствором соли, сахара, лимонной кислоты или, например, медного купороса. Остывающий раствор начинает кристаллизироваться вокруг затравочной точки, образуя идеальную молекулярную решётку. Так выращивают кристаллы соли, так растёт и кристалл кремния.
Затравочный кристалл кремния постепенно поднимают из тигля, со скоростью примерно полтора миллиметра в минуту, и с ним из раствора поднимается растущий монокристалл. Рост кристалла происходит медленно и на один тигель уходит в среднем 26 часов, так что производство работает круглосуточно.
За это время образуется цельный цилиндрический кристалл диаметром 300 миллиметров, длиной до 1-2 метров и весом около 100 килограммов. Если взглянуть на него под сильным увеличением, взгляду откроется строгая структура — идеальная кристаллическая решётка из атомов кремния, совершенно однородная по всему объёму.
Кристалл настолько прочен, что его вес может выдержать нить диаметром всего 3 миллиметра. Так что, готовую заготовку для процессоров вытягивают из тигля за тот самый затравочный кристалл.
После химического и рентгеноскопического исследования для проверки чистоты кристалла и правильности молекулярной решётки, заготовку помещают в установку для резки. Проволочная пила с алмазным напылением нарезает кристалл на блины (или вафли от англ. wafer) толщиной примерно в 1 мм.
Когда такой гигант процессоростроения, как Intel только начинал производить чипы, он использовал «вафли» диаметром всего 2 дюйма. Теперь, для удешевления процесса, используются «вафли» диаметром 12 дюймов (
Какой бы тонкой и гладкой ни была пила, всё равно заготовка будет иметь сколы, микроповреждения и царапины, поэтому каждую пластину дополнительно полируют. Но и этого оказывается недостаточно, поэтому окончательная полировка производится уже химическими реагентами.
Следующим этапом является нанесение на вафли фоторезиста – полимерного светочувствительного материала. По своим химическим свойствам фоторезист очень похож на материал, который наносился на фото- и киноплёнки в ещё сравнительно недалёком прошлом. Разница в том, что на старых плёнках фоторезист изменял свои химические свойства под действием видимого света, сейчас же используется ультрафиолетовое излучение.Наиболее широко распространённый метод нанесения фоторезистов на поверхность — это центрифугирование. Этот метод позволяет создавать однородную плёнку фоторезиста и контролировать её толщину скоростью вращения пластины (порядка нескольких тысяч оборотов в минуту).
Теперь приходит время для непосредственного экспонирования – подготовленный фотошаблон помещается под ультрафиолетовый лазер, и, сильно уменьшенное изображение с фотошаблона проецируется на слой фоторезиста, на машине под названием «степпер» (от англ. step – шаг) – на одну «вафлю» проецируется множество копий одной и той же маски:
Почему ультрафиолет? Всё дело в длине волны. Получение чёткой проекции микроскопического объекта зависит от длины волны излучения и разрешающей силы оптической системы. В современной промышленности используют глубокий ультрафиолет эксимерного лазера с длиной волны 193 нм. Но и этого оказывается недостаточным для изготовления транзисторов по тех. процессу ниже 50 нм (когда говорят о техпроцессе, имеют в виду линейные размеры одного транзистора). Фотолитография на глубоком ультрафиолете использует уже не линзы, а многослойные зеркала, где каждый слой даёт слегка отличающуюся от предыдущей интерференционную картину, а комбинированное отражение всех слоёв позволяет получить изображение меньшее, чем длина волны используемого излучения. Тем, кто интересуется темой более подробно, в англоязычной версии Википедии есть великолепная статья на эту тему.
Но двинемся дальше. Те области на вафле, покрытой фоторезистом, куда попал ультрафиолет, могут быть смыты специальным химическим составом (например Гидроксидом тетраметиламмония), таким образом на нашей заготовке проявится «отпечаток» будущего микропроцессора. Но работа на этом только начинается.
После травления, на кремниевой подложке образуются бороздки, повторяющие рисунок первого слоя микропроцессора:
На следующем этапе происходит легирование основы. О том, зачем нужно легирование, можно ознакомиться в первой части данной серии. На данном шаге участки подложки обогащаются ионами, в результате чего кремний меняет свои физические свойства, позволяя процессору управлять потоками электрического тока. Ионизированные ядра атомов легирующего вещества разгоняются в электрическом поле до огромных скоростей и внедряются в незащищённые слоем фоторезиста области подложки.
После легирования заготовка покрывается оксидной плёнкой (в данном технологическом процессе используется термин High-K, характеризующий материал с диэлектрической проницаемостью большей, чем у диоксида кремния). Название происходит от диэлектрической константы материала, обозначаемой греческой буквой κ – каппа. В более старых технологических процессах использовался, собственно сам диоксид кремния. Он был хорош до поры, его слой можно было выращивать путём высокотемпературного окисления на самом кремниевом слое, однако, с уменьшением площади транзистора, уменьшалась и площадь затвора, а следственно – его ёмкость. Чтобы увеличить ёмкость можно уменьшать слой диэлектрика под затвором, но если его толщина уменьшается менее 3 нм, начинают проявляться квантовомеханические свойства электронов, которые попросту туннелируют через этот смехотворный барьер, создавая ток утечки, и, чем тоньше слой, тем сильнее проявляется этот эффект. Изготовление подзатворного диэлектрика из материала с высокой диэлектрической проницаемостью позволяет увеличить его толщину, одновременно увеличивая ёмкость затвора, обеспечивая снижение тока утечки на несколько порядков по сравнению с более тонким диэлектриком из диоксида кремния. При производстве современных чипов используются силикат или оксид гафния. На картинке слева – транзистор, обработанный слоем фоторезиста, справа – состояние после смывки облучённого фоторезиста.
Ненужный нам теперь слой диэлектрика так же смывается химическим путём:
На данном этапе транзисторы на схеме уже готовы, но они не соединены друг с другом. Следующие два этапа – нанесение изолирующего слоя, где в местах, где расположены терминалы транзисторов уже знакомым нам образом вытравливаются отверстия. После этого, вафлю помещают в раствор сульфата меди и гальванизируют. В ходе этого процесса, медь покрывает всю поверхность заготовки:
Излишек меди убирается шлифовкой, после чего транзисторы соединяются между собой:
Порядок соединения зависит от архитектуры процессора и определяется на стадии проектирования. Хотя чип и может выглядеть «плоским», соединения могут достигать «этажности» до 30 слоёв.
На заключительной фазе, нашу «вафлю» нарезают, получая, тем самым, отдельные чипы, после чего останется только поместить их в защитный корпус:
Соединение миллиардов транзисторов невероятно сложная задача, от их качества зависит в конечном итоге производительность процессора, поэтому каждый чип проходит этап тестирования (причём, часть тестов проводится ещё до «нарезки») где определяются его выходные характеристики. Поскольку работа идёт с невероятным уровнем миниатюризации, ошибки и дефекты при изготовлении практически неизбежны.
Но наличие дефекта ещё не означает, что процессор не может работать. Коррекции ошибок уделяется особое внимание ещё на стадии проектирования, поэтому в схему нередко заложена некоторая избыточность. Часть бракованных чипов, например, может работать на более низких частотах, поэтому далеко не всегда два процессора, изготовленные на одной «вафле», будут иметь одинаковую маркировку.
Ещё в 1965 году, американский инженер, один из основателей компании Intel, Гордон Мур, в одной из своих работ сделал наблюдение, которое впоследствии назвали «Законом Мура». Он гласил, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца (причём, изначально речь шла о 12 месяцев).
И действительно, если проследить эволюцию микропроцессоров, данный закон более-менее соблюдался почти 40 лет, до начала 2010-х годов, пока инженеры не «упёрлись» в физические пределы, во-первых, разрешающей возможности оптики для процесса фотолитографии, во-вторых – в минимально-необходимое расстояние между двумя терминалами транзисторов, где туннельный эффект ещё можно игнорировать. Чтобы ощутить, насколько мал транзистор, изготовленный по тех. процессу 14 нм, достаточно узнать, что это всего лишь 70 атомов (диаметр ядра атома кремния около 0,2 нм).
Хотя, инженеры продолжают добиваться поразительных успехов в данной области, например, в 2012 году, исследовательская команда в университете Нового Южного Уэльса объявила о первом транзисторе, состоящем из единственного атома, несложно предположить, что конец закона Мура не за горами, и тех. процесс в 7 нм, возможно, будет последним в погоне за миниатюризацией.
Надо будет показать знакомой, которая говорила, что сумочка, которая стоит больше ноутбука — это нормально.
Вот это я понимаю контент. Мое уважение автору, все понятно, все интересно. Побольше бы и почаще.
И да! Почти никогда не делают готовые фотошаблоны и кристаллы (так называют разрабы единичную микросхему уже в нарезке)! Только тестовая партия вначале. Ибо ошибки неизбежны, и чтобы их найти и устранить (тем же разработчикам опять же) нужны тестовые кристаллы. Их тестируют на спец измерительных установках во всех нужных режимах, находят косяки, правят схему и топологию, выгоняют новую инфу для фабрики в виде фотошаблоно вGDS, и только после этого запускают рабочую партию.
Фотошаблон не один! Под каждый слой (карман, диффузия, поликремний, окисел, металлизация, коих может быть до 6, и т.д. Это не углубляясь еще)) )
Фото готового кристалла: слой без металла, слой с металлом (верхним, а всего их 3)
Поправка про техпроцесс: числа соответствовали размерам транзисторов только до определенного момента. Сейчас техпроцесс означает ширину затвора транзистора.
А закону Мура мешает все увеличивающиеся потери, в т.ч. за счет туннелирования электронов. Сейчас основная борьба идет за улучшение энергетических свойств микросхем, и поэтому 14 нм техпроцесс Intel позволяет получать такие же процессоры, как 7 нм Самсунга.
Вот можно посмотреть на срез реального процессора, это КР580ВМ80А который 8-битный, вот тут в несколько более детальном разрешении https://www.dropbox.com/s/0s2qh45drlvc71x/kr580vm80a-2-HD.zi.
Все статьи хороши и заслуживают плюсиков, но на мой взгляд несколько несистемно изложено.
В частности пара мест, которые видятся мне не «придирками по пустякам», а крайне важными местами по-сути необходимыми для понимания которые нельзя исключать даже из статей типа «ликбез»:
2. В предыдущей главе также не сказано в явном виде о функционально полных логических базисах от одной операции.
Из знакомых слов- только «электрический ток», но читается, как поэма! ( не сарказм!)
А будет статья о квантовом компьютере? А еще недавно была новость, что изобрели процессор на фото-транзисторах, где вместо электронов используют фотоны. Есть у вас такая информация?
Автор, огромное спасибо за отличный материал!
Но, всё-таки, не могли бы вы подробнее рассказать про технологию создания токопроводящих дорожек внутри процессора? Каким образом создаются миллиарды дорожек, каждая из которых должна выйти из определённого контакта одного транзистора и войти в определённый контакт другого транзистора, иметь ширину и высоту, измеряемые в десятках (да даже и сотнях) атомов металла, не пересекаться с другими дорожками, и при этом выполнять свою функцию всегда одинаково?
От разработчика: очень много об изготовлении и очень мало о разработке и тестирировании.
И привет Ангстрему, который ничего не умеет делать, несмотря на многомиллиардные вливания!
Низкий поклон за такой контент, хоть что-то еще интересно читать.
Тут правда обещают уж 3 нм освоить, но сомневаются в целесообразности из-за ограничения частотного потенциала.
У меня аж привстал от прочтения..
Вот такой Пикабу мне нужен. ТС, спасибо.
Так и не понял, как мне спаять Intel Core i9 7980XE из радиоприемника Рассвет паяльником Искорка?
И все же как наносятся дорожки в несколько слоев? В статье этот момент обошли, упомянув разные технологии..
Компьютер же за один такт, как правило может выполнить лишь одну простейшую команду, типа сложение, вычитание, сравнение, чтение и запись значения и т.д. Но делает он это в таких объемах и в такой мегасложной системе процедур, что у него получаются все те удивительные вещи, о которых без компьютера мы не могли бы даже и мечтать.
Это своего рода вдохновляюще и поучительно: «Делай пусть и по чуть-чуть, но делай много, настойчиво и держи в голове «систему» которая тебя приведет к конечной цели и любая самая непосильная задача тебе покорится.»
А почему увеличение ёмкости затвора снижает ток утечки? Думал, что наоборот, стремятся уменьшить затворную ёмкость, чтобы увеличить частоту работы процессора.
Немного не понял о размерах техпроцесса(что конкретно он измеряет). Если он измеряет длину ребра предположительного куба, то в таком кубе вместиться сотни тысяч атомов такого диаметра, а никак не 70.
Мне интересно- почему конкретно ЦПУ для ПК так стремятся минимизировать? Недавно скальпировал свой 4790к и для меня было удивительно что там чипа то хрен да маленько, едва ли треть площади крышки. Если увеличить физические размеры чипа до, грубо говоря, размера крышки, сохраняя при этом техпроцесс 22(или сколько там?) нанометров, то разве не проще, дешевле и с минимумом ошибок можно будет делать эти процессоры? Расстояние между блоками транзисторов будут больше, места для теплосъема больше, промазать при соединении транзисторов сложнее- разве нет?
«. тех. процесс в 7 нм, возможно, будет последним в погоне за миниатюризацией.»
не знаю увидит ли кто то в этом ворохе комментариев но!
TSMC анонсировала производство 2нм чипов.
графит не реагирует с кремнием
Годный материал! Сам учился на факультете микроэлектроники, а теперь работаю на Микроне, что в славном Зеленограде
Я думал, что процессор полностью из кремния состоит.
Не так давно ходил на завод Интел, потрясающее зрелище, жаль самое интересное фоткать было нельзя (
годная научпоп статья
Спасибо, было интересно!
А почему «вафли» всегда круглые?
14 нм, достаточно узнать, что это всего лишь 70 атомов (диаметр ядра атома кремния около 0,2 нм
А как же кристаллическая решетка? Да и вообще затвор менее 20нм перестанет работать, но получится создать полупроводник.
Углеродные нанотрубки могут заменить кремний в микропроцессорах
Вся современная микроэлектроника основана на транзисторах. Их дальнейшая миниатюризация становится всё более сложной и дорогой, а скоро станет и вовсе невозможной, потому что нельзя создать на основе кремния работоспособный транзистор с длиной управляющего элемента — затвора — меньше нескольких нанометров. Однако транзисторы могут быть основаны не только на «классических» полупроводниках. Об этом — сегодняшний материал с семинара «Актуальная наука» в Политехническом музее.
После перехода на техпроцесс 28 нм в промышленности впервые сложилась ситуация, когда транзистор последующего поколения стоил больше, а не меньше, чем транзистор поколения предыдущего. На сегодняшний день осталось лишь три компании, которые продолжают миниатюризацию ниже норм 28 нм — Intel, TSMC и Samsung.
В качестве перспективного материала для новых, более миниатюрных транзисторов давно рассматривались углеродные нанотрубки. За счёт своей кристаллической структуры они сохраняют полупроводниковые свойства при значительно меньших размерах. Например, затвор с их помощью можно сделать почти в 20 раз короче, чем в самых миниатюрных кремниевых транзисторах.
Инвертор, построенный по новой технологии
В прошлом году группа учёных из MIT под руководством Макса Шулакера создала полнофункциональный микропроцессор RV16XNano, транзисторы которого используют углеродные нанотрубки. Процессор исполняет 32-битные инструкции, хотя разрядность шин адреса и данных ограничили 16 битами. В отличие от предыдущих разработок, представлявших собой не более чем proof of concept (проверку концепции), данный процессор способен исполнять все типы инструкций архитектуры RISC-V и может использоваться для прикладных вычислений. По традиции первой разработчики запустили на нём программу, выводящую слова «Hello, World!».
Ядро процессора (вспомогательные структуры по периметру не показаны)
Процессор содержит 14 702 транзистора. Это много в сравнении с предыдущими процессорами на основе нанотрубок (178 транзисторов) и близко к характеристикам ранних «кремниевых» процессоров. Например, первый в истории микропроцессор содержал 2300 транзисторов, а первый процессор архитектуры x86 — около 29 000.
О миниатюризации пока говорить не приходится: техпроцесс исчисляется тысячами нанометров.
Размер кристалла составляет 7 × 7 мм; суммарно в транзисторах около 10 млн нанотрубок
Процессор имеет 5 слоёв металлизации
В ходе изготовления процессора учёным пришлось столкнуться с проблемами, нехарактерными для чисто «кремниевой» электроники. Например, выяснилось, что нанотрубки склонны запутываться, как наушники агрегироваться в большие скопления, которые делают транзистор неработоспособным. Чтобы избавиться от них, авторы предложили технологию под названием RINSE («промывка, полоскание»).
Нужно нанести на поверхность слоя нанотрубок небольшой объём фоторезиста, отвердить его, а затем воздействовать на пластину ультразвуковыми колебаниями. При этом скопления отделяются, а монослой нанотрубок остаётся на месте благодаря удерживающему его фоторезисту. В дальнейшем фоторезист растворяют.
Борьба со скоплениями по технологии RINSE
Важно, что созданный процессор — это не просто единичный образец. Учёные доработали существующие САПР, изначально рассчитанные под кремниевые транзисторы, и создали библиотеку стандартных ячеек. Теперь всё это можно использовать для создания сложных схем на базе нового материала. А это значит, что у технологии есть перспективы промышленного применения.
Технология производства состоит более чем из 100 этапов
Предполагается, что процессоры на углеродных нанотрубках смогут стать втрое быстрее и энергоэффективнее своих кремниевых аналогов.
P. S. Баянометр считает, что процессор в равной степени похож на тетрадь, на ковёр и на бюст Гоголя.
Как работает транзистор [Veritasium]
А вы знаете как работает транзистор? В какой-то мере наша жизнь зависит от них. При упоминании транзисторов люди первым делом вспоминают радио. Они, конечно, правы, но всё намного серьёзнее.
Транзисторы изобрели в 1947 году и радио стало первым прибором, доступным широким массам, в котором применили эту новую технологию. Благодаря транзисторам размер приёмников удалось уменьшить, повысив при этом качество их работы. Но, пожалуй, самым важным событием для нас, которым мы обязаны транзисторам, стала революция в сфере микрокомпьютеров, а с ней и появление интернета, телевидения, мобильных телефонов, навороченных стиральных и посудомоечных машин, калькуляторов, спутников, проекторов и так далее.
В основе транзистора лежит полупроводник, обычно кремний, с некоторыми примесями, позволяющими аккуратно изменять его электрические свойства. Из таких n- и p-полупроводников составляются особые конфигурации, позволяющие достичь необходимого результата. Например, сделать маленький переключатель, как в случае с нашим транзистором. Эти переключатели затем соединяют вместе, и с их помощью производят вычисления, хранят информацию и, в общем-то, делают любой электроприбор «умным».
Вторая жизнь закона Мура: в ближайшие пять лет транзисторы перестанут уменьшаться в размерах
Отчет International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) за прошлый год, опубликованный Ассоциацией полупроводниковой промышленности (Semiconductor Industry Association, SIA), куда в числе остальных входят IBM и Intel, дает представление о главных технологических трудностях и возможностях, которые ожидают индустрию в ближайшие 15 лет.
По прогнозу SIA, после 2021 года дальнейшее уменьшение размеров транзисторов станет принципиально недостижимой целью. Попросту говоря, дальнейшее уменьшение технологических норм будет экономически нецелесообразно – инвестиции компании попросту могут не окупиться. Как утверждается, выходом из ситуации может стать смещение акцента в направлении объемной компоновки и других технологий повышения плотности размещения транзисторов.
Составители отчета приводят несколько веских доводов в пользу этой гипотез. Количество желающих участвовать в производстве полупроводниковых устройств, становится все меньше: Intel, GlobalFoundries (бывшее производственное подразделение AMD), Samsung и TSMC – единственные оставшиеся крупные игроки. Разумеется, нет никаких гарантий того, что в один прекрасный момент этот узкий круг не сузится еще больше. Недавних отказ Intel от традиционной двухступенчатой схемы «тик-так» в пользу трехступенчатой как нельзя лучше отражают нынешнее положение дел – избегать проблем с огромными потерями энергии становится все труднее.
Само собой, все это вовсе не означает, что «закон» Мура, постулирующий регулярное удвоение плотности размещения элементов в интегральных схемах, утратит силу в ближайшие пять лет. Объемная компоновка и прочие ухищрение наверняка помогут ему продержаться еще какое-то время. Насколько долго – сказать сложно. Кроме того, тут важно подчеркнуть, что это всего лишь прогноз, а не «приговор». За последнее время подобных неутешительных прогнозов, предрекающих конец развития процессоров, было вагон и маленькая тележка. Порой даже возникает впечатления, что все они делаются, чтобы затем быть опровергнутыми очередной многообещающей разработкой исследователей вроде транзисторов на углеродных нанотрубках IBM. Пожалуй, сейчас главный вопрос в том, на какие именно шаги пойдут полупроводниковые гиганты, дабы перепрыгнуть через эту «кирпичную стену» и обеспечить возможность создания процессоров с более сложной структурой и высокой производительностью.