Технологии и рынок
Сейчас на рынке микропроцессоров наблюдается интересная тенденция: с одной стороны производители стараются как можно быстрее внедрить новые техпроцессы и технологии в свои новинки, с другой — искусственно сдерживается рост частот процессоров. Во-первых, ощущается неполная готовность рынка к очередной смене семейств процессоров, а фирмы пока не получили достаточно прибыли от объема продаж производящихся сейчас CPU – запас еще не иссяк. Заметно превалирование значимости цены готового изделия над всеми остальными интересами компаний. Во-вторых, заметное снижение темпов «гонки частот» связано с необходимостью внедрения новых технологий, которые реально увеличивают производительность при минимальном объеме технологических затрат. Как уже было сказано, при переходе на новые техпроцессы производители столкнулись с серьезными проблемами.
Технологическая норма 90 нм оказалась достаточно высоким барьером для многих производителей чипов. Это подтверждает и компания TSMC, выпускающая чипы для AMD, nVidia, ATI, VIA. Долгое время ей не удавалось наладить изготовление чипов по технологии 0,09 мк, что привело к низкому выходу годных кристаллов. Это одна из причин, из-за которой AMD долгое время откладывала выпуск своих процессоров по технологии SOI. Суть в том, что именно на данной размерности элементов стали сильно проявляться всевозможные, ранее не столь ощутимые негативные факторы, — токи утечки, большой разброс параметров и экспоненциальное повышение тепловыделения. Но разберемся по порядку.
Как известно, существует два тока утечки: ток утечки затвора и подпороговая утечка. Первая вызвана самопроизвольным перемещением электронов между кремниевым субстратом канала и поликремниевым затвором. Вторая – самопроизвольным перемещением электронов из истока транзистора в сток. Оба эффекта приводят к необходимости поднимать напряжение питания для управления токами в транзисторе, что негативно сказывается на тепловыделении. Уменьшая размеры транзистора, мы прежде всего уменьшаем 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 круг. И переход на 90 нм – это очередное уменьшение толщины слоя диоксида и одновременно увеличение утечек. Борьба с утечками, опять же, приводит к увеличению управляющих токов и, соответственно, к значительному повышению тепловыделения. А в результате оба конкурента вынуждены отложить внедрение нового техпроцесса. Один из возможных выходов – технология SOI (кремний на изоляторе), которую недавно внедрила компания AMD в своих 64-разрядных процессорах. Впрочем, это стоило ей больших усилий и преодоление немалых трудностей. Зато сама технология предоставляет множество преимуществ при сравнительно малом количестве недостатков. Но сейчас речь о другом. И наконец, третья причина, способствовавшая замедлению темпов роста частот – низкая активность конкурентов на рынке. Пожалуй, можно сказать, что каждый занимался своими делами. AMD проводила повсеместное внедрение 64-битных процессоров, для Intel это был период усовершенствования нового техпроцесса. По всей видимости, 2004 год принесет нам большое количество новостей из области технологий, ведь именно в нынешнем году обе компании должны перейти на технологические нормы 90 нм. Но это вовсе не означает стремительного роста частот процессоров, скорее наоборот. Сначала на рынке будет наблюдаться затишье: конкуренты начнут выпускать CPU по новым техпроцессам, но со старыми частотами. По мере освоения процесса производства начнется некоторый рост частоты чипов. Скорее всего, он будет не столь заметен, как прежде. К концу 2004 года компания Intel ожидает покорение вершины в 4 ГГц, а то и более. Процессоры компании AMD будут идти с некоторым отставанием по частоте, которое, в общем-то, не столь заметно сказывается на производительности, как особенности микроархитектуры.
