Werden Prozessoren mit unterschiedlichen Technologien entwickelt?

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Können / werden Prozessoren mit unterschiedlichen Technologien entworfen? Was ich hier meine, ist: In den 28-nm-Prozessoren von Intel sind beispielsweise alle Gates in diesem Prozessor mit 28-nm-Technologie oder nur die kritischsten Teile dieses Prozessors mit 28-nm-Prozessor, während die anderen, viel weniger kritischen Teile entworfen werden in anderen viel weniger teuren Technologien wie 65nm oder mehr zum Beispiel?

Wenn ja [Prozessoren sind eine Mischung von Technologien], wie kann dies in der Praxis durchgeführt werden (dh verschiedene Technologien auf demselben Chip)? Und warum wird das gemacht?

Ich bin neugierig auf all das, daher sind zusätzliche Informationen zu diesen Fragen ebenfalls mehr als willkommen

user123
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An welche "weniger kritischen Teile" denken Sie? Sie sind alle kritisch: Für jeden der 1 Milliarde Transistoren ist ein korrekter Betrieb erforderlich. Wenn einer ausfällt, macht die CPU früher oder später Fehler.
Federico Russo
@FedericoRusso - Timing ist eine Sache, die nur für Teile eines Designs kritisch sein kann.
Trygve Laugstøl

Antworten:

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"Technologie" ist nicht wirklich der richtige Begriff für das, was Sie fragen. Die Technologie des Chips wird durch die spezifischen Verarbeitungsschritte bestimmt, die erforderlich sind, um ihn herzustellen, und dies bestimmt unter anderem die minimalen Merkmalsgrößen für verschiedene Elemente auf dem Chip. Die Zahl, die üblicherweise mit einer bestimmten Technologie verbunden ist (z. B. 28 nm), bezieht sich speziell auf die minimale Gatelänge, die durch die Breite der Linien bestimmt wird, die auf die Maske gezeichnet werden können, die die Transistorgatter bildet.

Natürlich erfordern nicht alle Transistoren auf einem bestimmten Chip die minimale Gate-Länge, und viele erfordern mehr als die minimale Gate-Breite (für eine höhere Stromhandhabungsfähigkeit). Ja, Sie werden also tatsächlich Transistoren mit vielen verschiedenen Größen auf einem Chip sehen .

Dave Tweed
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Danke für deine Antwort. Haben Sie zufällig eine Vorstellung davon, wie viele Transistoren auf die minimale Gate-Größe skaliert sind? (Auch eine grobe Annäherung wäre toll) Wird dies auch aus Kostengründen gemacht? Und wohin gehen die kleinsten Transistoren? (Im Cache-Speicher, in der Steuereinheit oder ...) Vielen Dank.
Benutzer123
In einem logischen Prozess haben fast alle Transistoren eine minimale Strukturgröße in der Gatelänge. Die Transistoren sind so ausgelegt, dass sie bei dieser Länge am besten funktionieren. Die Transistoren, die eine höhere Spannung verarbeiten können, befinden sich normalerweise am nächsten an den Pads, müssen jedoch normalerweise nicht an anderer Stelle installiert werden, es sei denn, es befinden sich analoge Blöcke auf dem Chip.
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Der gesamte Prozessor ist mit der gleichen Technologie aufgebaut. Dies wird durch die Maske (n) und die Optik bestimmt, um sie auf jeden Chip auf einen Wafer zu projizieren (ein Prozess, der als "Schritt" bezeichnet wird). Kleinere Strukturgrößen ermöglichen das Packen von mehr Komponenten auf einem Chip, einen geringeren Stromverbrauch und eine höhere Geschwindigkeit. Es nützt nichts , ein kleines Vermögen ausgeben (sie tun ein kleines Vermögen kosten) auf einer Maske und dann nicht seine Möglichkeiten nutzen.

Um es klar auszudrücken: Ja, für einen Schritt werden die gleichen 28 nm für die gesamte Chipoberfläche verwendet, aber nein , nicht alle Komponenten haben die gleiche Größe. Es ist nur so, dass die 28-nm-Maske für einen Teil des Chips nicht gegen eine 65-nm-Maske ausgetauscht wird.

edit
Es gibt in der Tat größere Bereiche auf einem Chip, die keine 28 nm kleine Größe erfordern. Typisch sind die Lötkugelkissen für einen Flip-Chip:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie die Skala: Diese Pads sind 1000-mal größer als die feinsten Strukturen auf der Matrize. Hier kann eine weniger feine Maske verwendet werden, aber wenn der Prozessschritt auch die 28 nm erfordern würde, wird dieselbe Maske für beide verwendet. Nicht weil die Pads gigantisch sind, müssen sie nicht genau positioniert werden, und das ist weniger fehleranfällig, wenn Sie die Masken nicht wechseln müssen.

stevenvh
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Geringerer Stromverbrauch? Hast du die Größe meines Kühlkörpers gesehen?
Raketenmagnet
@Rocket - :-) und doch ... wird bei jedem 0-1-0-Übergang weniger Energie von Vdd nach Masse gepumpt. Ich wage es nicht, an einen 1-Milliarden-Transistorprozessor mit 3 GHz in 1-um-Technologie zu denken: - /. (Und das nicht nur für das 1 Quadratmeter große Paket, obwohl es beim Abkühlen helfen würde :-)).
Stevenvh
"Es ist nur so, dass die 28-nm-Maske nicht gegen eine 65-nm-Maske ausgetauscht wird" ist falsch. Feine Merkmale (Poly, Gate, Kontakt) verwenden die feinste Merkmalgröße, nachfolgende Schichten verwenden jedoch eine zunehmend gröbere Lithographie. Es ist eine Kostensache. Scanner / Stepper mit niedrigerer Auflösung sind kostengünstiger und Masken kostengünstiger.
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@Tony - Ich meinte, es werden nicht zwei verschiedene Tech-Masken für denselben Produktionsschritt verwendet. Wenn Ihr IC beispielsweise 25 aufeinanderfolgende Schritte benötigt, werden keine 40 Masken dafür verwendet. (Übrigens, was machst du hier?)
Stevenvh
@stevenvh - Bedeutet kleine Gate-Größe nicht auch mehr Leckage? Ich dachte, das hat viel zum Stromverbrauch einer modernen CPU beigetragen?
Raketenmagnet
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In jedem modernen Verfahren ist es sehr üblich, mehrere GOX-Dicken (Gate Oxide) zu haben. Dies wird nicht aus Kostengründen verwendet, sondern für die Anbindung an die Außenwelt. Der Kern läuft mit der niedrigsten Spannung und auf einem dünneren GOX, ist aber sehr viel schneller. Die dickeren Gateoxidtransistoren sind mit den Gehäusestiften verbunden, sind langsamer, arbeiten jedoch bei höheren Spannungen.

Wenn Sie die GOX-Dicke skalieren, muss auch die physikalische Größe des Transistors zunehmen.

Das Hinzufügen zusätzlicher Schritte zur Anpassung an diesen doppelten GOX-Fluss erhöht tatsächlich die Prozesskosten. Aber es wird nicht anders funktionieren können.

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Aber ändert sich dadurch die Feature-Größe?
Federico Russo
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Typischerweise werden die Gate-Masken immer mit der gleichen Fotolithografie aufgenommen, so dass sie technisch die gleiche Merkmalsgröße haben, da die Merkmalsgröße durch Wellenlänge, Maskentechniken und Fotolacktechniken bestimmt wird. Wir verwenden jedoch dieselben Lithosysteme, um sicherzustellen, dass die Überlagerungsgenauigkeit gleich ist. Aber ich denke, Sie wollten fragen, ob der Transistor größer ist? Ja, sie müssen sein -> das ist es, was mit der "physischen Größe" oben gemeint ist.
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Der Grund für die Verwendung unterschiedlicher Technologien liegt in der Verringerung der statischen Leistung (im Wesentlichen Leckstrom am Transistor). Bei einem Prozess von 90 nm beginnt die statische Leistung zu vergleichen und überschattet schließlich die dynamische Leistung. Und wie es implementiert werden kann, beinhaltet der Siliziumherstellungsprozess Masken und Ätzen. Wenn Sie einen 28-nm-Prozess ausführen können, würde ich annehmen, dass ein 65-nm-Prozess mit 28-nm durchgeführt werden könnte. Es wäre nur ein großer Transistor auf den Masken

Kvegaoro
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"und schließlich die dynamische Kraft überschatten". Eine kleinere Feature-Größe ermöglicht jedoch höhere Taktraten, sodass auch die dynamische Leistung zunimmt.
Federico Russo
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chipdesignmag.com/display.php?articleId=261 Aus ihren Diagrammen geht hervor, dass die dynamische Leistung zwar zunimmt, aber nicht so stark wie die statische Leistung bei dieser kleinen Technologie
Kvegaoro,
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Der Technologieknoten kann mit der Strukturgröße in Beziehung gesetzt werden (Mim-Länge des MOS-Transistorkanals s / w Drain und Source). Wenn der IC 28 nm beträgt, bedeutet dies, dass der Kanal mit der Mim-Länge 28 ist. Nicht jede Kanallänge ist gleich, aber zur gleichen Zeit bedeutet dies nicht, dass er auf 65 nm geht.

kakumar9
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Dies scheint die Frage nicht zu beantworten. Es kann hilfreich sein, wenn Sie die ursprüngliche Frage und die vorhandenen Antworten überprüfen, um festzustellen, welche neuen Informationen hinzugefügt werden können.
David