Технологии изготовления и производс

Технологии изготовления и производства процессоров

Современные микропроцессоры – это самые быстрые и умные микросхемы в мире. Они могут совершать до 4 млрд. операций в секунду и производятся с использованием множества различных технологий. С начала 90-х годов 20 века, когда процессоры пошли в массовое использование они пережили несколько ступеней развития. Апогеем развития микпроцессорных структур, использующих существующие технологии микпроцессоров 6-го поколения, стал 2002 год, когда стало доступным использование всех основных свойств кремния для получения больших частот при наименьших потерях при производстве и создании логических схем. Сейчас же эффективность новых процессоров несколько падает несмотря на постоянный рост частоты работы кристаллов, поскольку кремниевые технологии близятся к пределу своих возможностей.

Микропроцессор - это интегральная схема, сформированная на маленьком кристалле кремния. Кремний применяется в микросхемах в силу того, что он обладает полупроводниковыми свойствами: его электрическая проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов. Кремний можно сделать как изолятором, препятствующим движению электрических зарядов, так и проводником - тогда электрические заряды будут свободно проходить через него. Проводимостью полупроводника можно управлять путем введения примесей.
Микропроцессор содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди и используемых для обработки данных. Так формируются внутренние шины. В результате микропроцессор выполняет множество функций – от математических и логических операций до управления работой других микросхем и всего компьютера.
Один из главных параметров работы микпроцессора – частота работы кристалла, определяющая количество операций за единицу времени, частота работы системной шины, объем внутренней кэш-памяти SRAM. По частоте работы кристалла маркируют процессор. Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов из закрытого состояния в открытое. Возможность транзистора переключаться быстрее определяется технологией производства кремниевых пластин, из которых делаются чипы. Размерность технологического процесса определяет размеры транзистора (его толщину и длину затвора). Например, при использовании 90-нм техпроцесса, который был введен в начале 2004 года, размер транзистора составляет 90 нм, а длина затвора – 50 нм.
Все современные процессоры используют полевые транзисторы. Переход к новому техпроцессу позволяет создавать транзисторы с большей частотой переключения, меньшими токами утечки, меньших размеров. Уменьшение размеров позволяет одновременно уменьшить площадь кристалла, а значит и тепловыделение, а более тонкий затвор позволяет подавать меньшее напряжение для переключения, что также снижает энергопотребление и тепловыделение.
Технологическая норма 90 нм оказалась достаточно серьезным технологическим барьером для многих производителей чипов. Это подтверждает и компания TSMC, которая занимается производством чипов для многих гигантов рынка, таких как компании AMD, nVidia, ATI, VIA. Долгое время ей не удавалось наладить производство чипов по технологии 0,09 мкм, что привело к низкому выходу годных кристаллов. Это одна из причин, по которой AMD долгое время переносила выпуск своих процессоров с технологией SOI (Silicon-on-Insulator). Связано это с тем, что именно на этой размерности элементов стали сильно проявляться всевозможные ранее не столь сильно ощутимые негативные факторы как токи утечки, большой разброс параметров и экспоненциальное повышение тепловыделения.
Существует два тока утечки: ток утечки затвора и подпороговая утечка. Первая вызвана самопроизвольным перемещением электронов между кремниевым субстратом канала и поликремневым затвором. Вторая – самопроизвольным перемещением электронов из истока транзистора в сток. Оба эти эффекта приводят к тому, что приходится поднимать напряжение питания для управления токами в транзисторе, что негативно сказывается на тепловыделении. Так вот, уменьшая размеры транзистора, прежде всего уменьшается его затвор и слой диоксида кремния (SiO2), который является естественным барьером между затвором и каналом.
С одной стороны это улучшает скоростные показатели транзистора (время переключения), но с другой – увеличивает утечку. То есть, получается своеобразный замкнутый цикл. Так вот переход на 90 нм – это очередное уменьшение толщины слоя диоксида, и одновременно увеличение утечек. Борьба с утечками – это опять же, увеличение управляющих напряжений, и, соответственно, значительное повышение тепловыделения. Все это привело к задержке внедрения нового техпроцесса со стороны конкурентов рынка микропроцессоров – Intel и AMD.
Один из альтернативных выходов – это применение технологии SOI (кремний на изоляторе), которое недавно внедрила компания AMD в своих 64-разрядных процессорах. Впрочем, это стоило ей немало усилий и преодоление большого количества попутных трудностей. Зато сама технология предоставляет громадное количество преимуществ при сравнительно малом количестве недостатков.
Суть технологии, в общем-то, вполне логична - транзистор отделяется от кремневой подложки еще одним тонким слоем изолятора. Плюсов - масса. Никакого неконтролируемого движения электронов под каналом транзистора, сказывающегося на его электрических характеристиках - раз. После подачи отпирающего тока на затвор, время ионизации канала до рабочего состояния, до момента, пока по

Результаты (украинский) 1:

Технологія і виробництво процесорівСучасних мікропроцесорів мають swift і смарт-чіп у світі. Вони можуть робити до 4 млрд. операцій у секунду і виробляються з використанням багато різних технологій. З початку 90-х років 20-го століття, коли пішов до масових застосуванням своїм досвідом кілька стадій розвитку. Апогей розвитку mikprocessornyh структур, використовуючи існуючі технології mikprocessorov 6-покоління 2002 році коли вона стала доступна, використовуючи всі основні властивості кремнію на високих частотах в Найнижчі втрат у виробництві та створення логічних мікросхем. Тепер Однак, ефективність нової процесори кілька falls незважаючи на постійне зростання темпів кристалів як кремнієвої технології наближається до межі своїх можливостей. Мікропроцесор є інтегральна схема, сформовані на чіпі кремнію. Кремній використовується кількість фішок, тому що володіє твердотільні: його електропровідності ніж ізоляторів, але це нижче, ніж металів. Кремній може бути зроблено в якості діелектрика, запобігання пересування електричних зарядів, і диригент електричних зарядів потім вільні пройти через нього. Напівпровідникові провідність можна керувати шляхом введення домішок.Мікропроцесор містить мільйони транзисторів, з'єднаних тонкі провідники алюмінієві або мідні і використовується для обробки даних. Таким чином, є внутрішня автобус. В результаті мікропроцесор виконує багато функцій, починаючи від математичних та логічних операцій контролювати роботу інших таблиць і весь комп'ютер.Одним з основних параметрів кристалів, що визначає кількість операцій на одиницю часу, частота системну шину, внутрішнього кешу SRAM mikprocessora частоти. Частота процесора кристал Марк. Частота кристала визначається частота транзисторів переключаючись із закритою відкрити. Можливість швидко перемикатися транзистор залежить від технології виробництва кремнієвих пластин, з якого виготовляються фішки. Процес вимір визначає розмір транзистор (його товщини і довжини болт). Наприклад, якщо використовується в 90-нм технологічних процесів, який був представлений на початку 2004, розмір транзистор, 90 нм і довжиною болт до 50 нм.Всі сучасні процесори використовувати поле транзисторів. Перехід до нових технологічних процесів дозволяє користувачам створювати перемикач транзисторів і вимикати часто, з менш струмів витоку, меншого розміру. Скорочення дозволяє зменшити розмір кристала і тим самим тепла покоління, і більш тонкі затвор дозволяє знизити напругу перемикання, що також знижує енергоспоживання і тепловиділення.Правило 90 нм технології, які виявилися досить серйозні технологічні перешкодою для багатьох виробники чіпів. Це підтверджується компанії TSMC, яка виробляє чіпи для багатьох гігантів ринку, такі як AMD, nVidia, ATI, VIA. Довгий час не можливо виробляти чіпи на технології 0,09 мкм, виключає ризик, що призводить до низької прибутковості гарні кристали. Це одна з причин, чому AMD відклав реліз його процесорів з SOI (кремній на ізоляторна). Це є у зв'язку з тим, що саме на цей аспект елементи стають сильно проявляється будь-яких раніше не настільки відчутні негативні фактори як витік струму, широкий діапазон параметрів і експоненційний Збільшення тепла.Існують два витік струму: Воротні струму витоку і podporogovaâ витоку. Перший викликані руху електрони між кремнію підкладки і polikremnevym ворота. Другий — спонтанні рух електронів від джерела в каналізацію транзистора. Обидва ці ефекти означає, що має підняти напруги для керування струм транзистора, що негативно впливає на відвід тепла. Отже, зменшує розмір транзистора, особливо менші болт і шар діоксиду кремнію (SiO2), яка є природним бар'єром між воротами та канал.З одного боку, це покращує високошвидкісний продуктивності транзистор (часи перемикання), але з іншого боку, збільшує витоку. Тобто, результатом є порочне коло. Отже, ось перехід до 90 нм є регулярні зменшення товщини шару, і в той же час збільшення двоокису витоку. Боротьба витоку, знову ж таки, збільшення управління стресом і, отже, значне збільшення тепла. Все це призвело до затримки у впровадженні нових технологічних процесів від конкурентів ринок мікропроцесорів Intel і AMD.Один з альтернативних виходи є застосування технології SOI (кремній на ізоляторна), який недавно представила 64-розрядні процесори AMD. Однак, це буде коштувати їй багато зусиль та подолання пов'язано багато труднощів. Але технологія пропонує величезну кількість переваги при відносно невелику кількість недоліків.Суть технології, загалом, є логічним транзистор відділяється від силіконова підкладка як інший тонким шаром діелектрика. Плюси ваги. Немає переміщенню електрони під канал транзистора, що впливає на її електричні характеристики разів. Після випуску струму на болт, при іонізації канал для того, щоб робота умова, поки на

Результаты (украинский) 2:

Технології виготовлення і виробництва процесорів Сучасні мікропроцесори - це найшвидші і розумні мікросхеми в світі. Вони можуть здійснювати до 4 млрд. Операцій в секунду і виробляються з використанням безлічі різних технологій. З початку 90-х років 20 століття, коли процесори пішли в масове використання вони пережили кілька ступенів розвитку. Апогеєм розвитку мікпроцессорних структур, що використовують існуючі технології мікпроцессоров 6-го покоління, став 2002 рік, коли стало доступним використання всіх основних властивостей кремнію для отримання великих частот при найменших втратах при виробництві та створенні логічних схем. Зараз же ефективність нових процесорів дещо падає незважаючи на постійне зростання частоти роботи кристалів, оскільки кремнієві технології наближаються до межі своїх можливостей. Мікропроцесор - це інтегральна схема, сформована на маленькому кристалі кремнію. Кремній застосовується в мікросхемах в силу того, що він володіє напівпровідниковими властивостями: його електрична провідність більше, ніж у діелектриків, але менше, ніж у металів. Кремній можна зробити як ізолятором, що перешкоджає руху електричних зарядів, так і провідником - тоді електричні заряди будуть вільно проходити через нього. Провідністю напівпровідника можна управляти шляхом введення домішок. Мікропроцесор містить мільйони транзисторів, з'єднаних між собою найтоншими провідниками з алюмінію або міді і використовуваних для обробки даних. Так формуються внутрішні шини. В результаті мікропроцесор виконує безліч функцій - від математичних та логічних операцій до управління роботою інших мікросхем і всього комп'ютера. Один з головних параметрів роботи мікпроцессора - частота роботи кристала, що визначає кількість операцій за одиницю часу, частота роботи системної шини, об'єм внутрішньої кеш-пам'яті SRAM . За частотою роботи кристала маркують процесор. Частота роботи кристала визначається частотою перемикань транзисторів із закритого стану у відкрите. Можливість транзистора перемикатися швидше визначається технологією виробництва кремнієвих пластин, з яких робляться чіпи. Розмірність технологічного процесу визначає розміри транзистора (його товщину і довжину затвора). Наприклад, при використанні 90-нм техпроцесу, який був введений на початку 2004 року, розмір транзистора становить 90 нм, а довжина затвора - 50 нм. Всі сучасні процесори використовують польові транзистори. Перехід до нового техпроцесу дозволяє створювати транзистори з більшою частотою перемикання, меншими струмами витоку, менших розмірів. Зменшення розмірів дозволяє одночасно зменшити площу кристала, а значить і тепловиділення, а більш тонкий затвор дозволяє подавати меншу напругу для перемикання, що також знижує енергоспоживання і тепловиділення. Технологічна норма 90 нм виявилася досить серйозним технологічним бар'єром для багатьох виробників чіпів. Це підтверджує і компанія TSMC, яка займається виробництвом чіпів для багатьох гігантів ринку, таких як компанії AMD, nVidia, ATI, VIA. Довгий час їй не вдавалося налагодити виробництво чіпів за технологією 0,09 мкм, що призвело до низького виходу придатних кристалів. Це одна з причин, по якій AMD довгий час переносила випуск своїх процесорів з технологією SOI (Silicon-on-Insulator). Пов'язано це з тим, що саме на цій розмірності елементів стали сильно проявлятися всілякі раніше не настільки сильно відчутні негативні фактори як струми витоку, великий розкид параметрів і експоненціальне підвищення тепловиділення. Існує два струму витоку: струм витоку затвора і подпороговая витік. Перша викликана мимовільним переміщенням електронів між кремнієвим субстратом каналу і полікремневим затвором. Друга - мимовільним переміщенням електронів з витоку транзистора в стік. Обидва ці ефекту призводять до того, що доводиться піднімати напруга живлення для управління струмами в транзисторі, що негативно позначається на тепловиділенні. Так от, зменшуючи розміри транзистора, насамперед зменшується його затвор і шар діоксиду кремнію (SiO2), який є природним бар'єром між затвором і каналом. З одного боку це покращує швидкісні показники транзистора (час перемикання), але з іншого - збільшує витік. Тобто, виходить своєрідний замкнутий цикл. Так от перехід на 90 нм - це чергове зменшення товщини шару діоксиду, і одночасно збільшення витоків. Боротьба з витоками - це знову ж, збільшення керуючих напруг, і, відповідно, значне підвищення тепловиділення. Все це призвело до затримки впровадження нового техпроцесу з боку конкурентів ринку мікропроцесорів - Intel і AMD. Один з альтернативних виходів - це застосування технології SOI (кремній на ізоляторі), яке нещодавно впровадила компанія AMD в своїх 64-розрядних процесорах. Втім, це коштувало їй чимало зусиль і подолання великої кількості попутних труднощів. Зате сама технологія надає величезну кількість переваг при порівняно малій кількості недоліків. Суть технології, в общем-то, цілком логічна - транзистор відділяється від кременевої підкладки ще одним тонким шаром ізолятора. Плюсів - маса. Ніякого неконтрольованого руху електронів під каналом транзистора, позначається на його електричних характеристиках - раз. Після подачі відмикає струму на затвор, час іонізації каналу до робочого стану, до моменту, поки по

Результаты (украинский) 3:

Перший викликається спонтанним рухом electrons між crystalline silicon клітинами Олександр Udovicheko поликремневым канал та ворота. Другий спонтанний рух electrons з transistor джерела у runoff.Обидва цього свинця ефектів до факту, що потреба бути піднята енергетичне постачання voltage щоб проконтролювати течію у transistor, котрий має негативний вплив на теплі емісія. Так що, зменшуючі розміри transistor,Насамперед зменшується його віконниця та верства silicon dioxide (Sio2), котрий є природний бар'єр між воротами та каналом.
З одного боку це покращує transistor швидкості (переход з однієї форми цінних паперів в час),Але з іншого боку, підвищення leakage. Що, це являє собою особистий закритий цикл. Ось перехід до 90 nm - це є зменшення у товщині вуглекислоти, та одночасно збільшення у протікає.Боротьба з протікаючим - це, знов, збільшення у voltage, та, відповідно, значне тепло збільшення виробництво.Весь це призводило до затримки нової обробки конкурентами ринок мікропроцесори - Intel та AMD.
Один з альтернативних випусків - це являє собою застосування технології SOI (silicon на insulator),Котрий нещодавно впровадив AMD у їхньому 64-кусав процесори. Але, варто це до дуже багато зусилля та подолання великого числа пов'язаних труднощів.Але технологія забезпечує велике число переваг коли відносно мале число дефектів.
Технологія, загалом,Це вміє повністю логічний transistor відокремлюється з кремневои substrate все ще з тонкою верствою insulator. Pluses - точив. Ні не uncontrolled рух electrons під transistor ламаншу,