Справочник - Материнские платы и процессоры



   Качественный менеджмент            

Миниатюрность прежде всего!


Главный попутчик роста производительности современных процессоров - миниатюризация их составных частей. Однако необходимо добавить, что желание разработчиков уменьшать процессорные компоненты является еще и главной сложностью на этом пути. Например, разрабатывая 90-нм технологии, которые должны обеспечить нормальное функционирование процессоров Prescott, инженеры Intel вынуждены были преодолевать немало препятствий. Важный момент в том, что природа этих преград не в недостаточном разрешении производственного оборудования, а в невозможности изготовления столь малых транзисторов по традиционным технологиям. Так, при толщине барьера из четырех-пяти атомов диоксида кремния (это толщина слоя диэлектрика между затвором и каналом при использовании 90-нм масок) дали о себе знать утечки заряда из этой области, из-за чего управлять транзистором стало невозможно. Дело в том, что при уменьшении толщины слоя диэлектрика его изоляционные свойства значительно ухудшаются, и ток утечки, которым можно пренебречь при больших габаритах элементов транзистора, становится недопустимо большим.

Кроме того, на границе с затвором наблюдается иное явление, выражающееся в значительном повышении порогового уровня напряжения, необходимого для изменения состояния проводимости канала транзистора. Решение было найдено в виде металлического затвора. Применив новый сплав для изготовления затвора, исследователи компании Intel продемонстрировали высокопроизводительные КМОП-транзисторы со стеками high-k/metal-gate. Последние имеют физическую длину затвора 80 нм и толщину изолятора около 1,4 нм. По мнению разработчиков, эта технология позволит осуществить переход на технологические нормы 45 нм.

Впрочем, применение металлических затворов несколько замедлило скорость срабатывания транзисторов, из-за чего на первом этапе дальнейшая миниатюризация техпроцесса была сомнительна. Но и эту проблему удалось решить. Так, например, Intel в своем 90-нм техпроцессе применяет технологию "напряженного кремния", идея которого в том, чтобы растянуть кристаллическую решетку транзистора для увеличения расстояния между атомами и тем самым облегчить прохождение тока. При этом инженеры разработали два независимых способа "растяжения" кремния для разных типов транзисторов. Напомним, что существует два типа CMOS-транзисторов: n-типа, обладающие электронной проводимостью, и p-типа - с дырочной проводимостью. В NMOS-устройствах поверх транзистора в направлении движения электрического тока наносится слой нитрида кремния (Si3N4), в результате кремниевая кристаллическая решетка "растягивается". В PMOS-устройствах "растяжение" достигается за счет нанесения слоя кремний-германия (SiGe) в зоне образования переносчиков тока - здесь решетка "сжимается" в направлении движения электрического тока, и потому "дырочный" ток течет свободнее. В обоих случаях прохождение тока значительно облегчается: в первом случае - на 10%, во втором - на 25%. Сочетание же обеих технологий дает 20-30%-ное ускорение протекания тока.


Содержание  Назад  Вперед