Справочник - Материнские платы и процессоры



             

Кремниево-ядерный реактор, Или говорим о проблеме нагрева в микросхемах - часть 2


Именно поэтому снижение тепловыделения современных процессоров наравне с повышением их производительности выходит сегодня на первый план. И создать производительный процессор на нынешний день недостаточно — не менее важной задачей оказывается приведение его работы к качественным энергохарактеристикам.

Собственно, масштабы проблемы ясны, самое время перейти к описанию идей по ее искоренению. Ну а начать, пожалуй, стоит со способов, не особо меняющих устои привычного производства полупроводниковых микросхем, а именно с тех, которые модифицируют используемые в производстве материалы. Но для лучшего понимания проблемы — еще немного теории.

Итак, если вновь обратиться к условию масштабирования MOSFET, то выяснится, что для минимизации размеров транзисторов помимо их самих необходимо также масштабировать и другие элементы прибора. Уменьшение длины затвора требует более тонких боковых стенок, менее глубоких истоковых и стоковых переходов и, что в данном случае является самым важным, — более тонкого диэлектрика затвора (двуокиси кремния). При технологических нормах 90 нм его толщина достигает 1,2 нм, что составляет всего пять атомных слоев. При дальнейшем уменьшении толщины слоя диэлектрика его изоляционные свойства значительно ухудшаются, и ток утечки, которым можно пренебречь при крупных габаритах элементов транзистора, становится недопустимо большим. Поэтому миниатюризация элементов микроэлектроники превращается в трудоемкую, а при достижении определенных размеров — практически не решаемую задачу.

Здесь же нужно отметить, что ток утечки является величиной, определяющей мощность, потребляемую в режиме ожидания или неактивном режиме, то есть активно сказывается на общем уровне энерговыделения микросхемы. Если потребляемая мощность в режиме ожидания в микросхемах, выполненных по 180-нм и 130-нм нормам, пренебрежимо мала по сравнению с общей мощностью, потребляемой в активном режиме, то использование существующих технологий в 65-нм и более "тонких" техпроцессах может привести к росту потребляемой мощности в режиме ожидания до уровня, превосходящего мощность, потребляемую в активном режиме.

Вообще, на величину тока утечки влияют три главных фактора: туннельные эффекты, приводящие к миграции электронов между затвором и стоком под потенциальным барьером, ток через изолятор затвора и индуцированный этим же эффектом ток стока.


Содержание  Назад  Вперед