Справочник - Материнские платы и процессоры



             

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


Александр Лось, Максим Федоров, "Экспресс-Электроника"

Великий маг и престидижитатор Кристобаль Хозевич Хунта из повести братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу" принципиально занимался решением только тех задач, которые не имели решения, поскольку все остальные он считал недостойными себя. Без сомнения, он с удовольствием занялся бы и решением задачи снижения тепловыделения в современных полупроводниковых микросхемах, ведь эта проблема всегда была одной из наиболее существенных при работе полупроводниковых устройств любой логики и размера, причем с каждым годом она становится все более актуальной. Как же с ней бороться?

О существовании эмпирического закона Гордона Мура (Gordon Moore) сегодня знают, или хотя бы слышали, многие. Далеко не все, правда, знают об условии, которое делает возможным его выполнение. Последнее является открытием Роберта Деннарда (Robert Dennard) из IBM и называется условием масштабирования MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor). Суть его состоит в том, что если удерживать постоянное значение напряженности электрического поля при уменьшении размеров MOSFET, то параметры производительности улучшатся. Это значит, если, например, сократить длину затвора в n раз и одновременно во столько же раз понизить рабочее напряжение (значение напряженности при этом не изменится), время задержки логического элемента тоже уменьшится в n раз.


MOSFET-транзистор

Отсюда и жесткая зависимость размеров элементов интегральных микросхем от их производительности. Но, к сожалению, еще и от тепловыделения. Ведь с каждым годом транзисторы становятся все меньше, а значит, электронам приходится передвигаться по все более узким переходам, все более "энергично" сталкиваясь с атомами вещества,, способствуя тем выделению все большего количества теплоты. Кроме того, чем больше транзисторов размещается на единице площади, тем больше мощности они потребляют и, соответственно, тем больше выделяют энергии. Как тут не вспомнить замечание Патрика Гелсингера двухлетней давности (ныне занимающего пост генерального менеджера группы Intel по цифровым корпоративным технологиям), о том, что если продолжать использовать современные методы разработки процессоров, то к 2010 году процессоры будут вырабатывать больше тепла на квадратный миллиметр, чем ядерный реактор.


Содержание    Вперед