img

رقابت در کوچک کردن پردازنده‌ها…

/
/
/

اینتل قرار است تا فناوری ساخت ۱۰ نانومتری خود را در نیمه اول سال ۲۰۱۹ معرفی کند. اما اگر به سامسونگ، TSMC یا Global Foundries نگاه کنید همگی تا نیمه اول ۲۰۱۸ شروع به تولید انبوه چیپ‌های مبتنی بر فناوری‌های ۷ نانومتری خواهند کرد. اما آیا اینتل واقعا این مقدار از رقابت عقب افتاده است؟ برای پاسخ به این سوال باید گفت که نام‌ فناوری‌های ساخت هر کمپانی صرفا یک نام است و به هیچ وجه نماینده عملکرد نیست. فناوری ساخت ۱۰ نانومتری اینتل درواقع هم رده فناوری‌های ساخت ۷ نانومتری کمپانی‌های TSMC، سامسونگ و Global Foundries است. درواقع اندازه ترانزیستورهای اینتل کمی بزرگ‌تر از TSMC است و تعداد ترانزیستور به ازای مساحت برای فناوری ساخت ۱۰nm اینتل از بقیه کمپانی‌ها بیش‌تر است. برای شناخت بهتر از این موضوع بهتر است درمورد نحوه ساخت چیپ‌ها اطلاعات بیشتری کسب کنید.
شاید بدانید که عملکرد پردازنده‌ها بر پایه ترانزیستورها بنا شده است. ترانزیستورها درواقع کلیدهایی هستند که قطع و وصل بودن جریان را کنترل می‌کنند. این عمل ترانزیستور عملکردهای شرطی را ممکن می‌سازد. هر ترانزیستور سه پایه Gate ،Source و Drain دارد. درواقع ترانزیستور با وجود جریان در پایه G می‌تواند جریان ورودی از S به D را قطع کند. ترانزیستورها خود با توجه به استفاده‌ای که دارند چند نوع هستند. نوعی از ترانزیستور که در پردازنده‌ها وجود دارد از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان Gate برای قطع کردن جریان از S به D استفاده می‌کند. پردازنده‌ها برروی ویفرهای دایره‌ای سیلیکونی ساخته می‌شوند. درواقع این ویفرها به عنوان یک پایه برای قرارگیری ترانزیستورها عمل می‌کنند. ترانزیستورها به شکل لایه‌ای بسیار نازک در یک طرف ویفر ساخته می‌شوند. یکی از اصلی‌ترین تکنولوژی‌های مورد استفاده در فرآیند ساخت ترانزیستورها بر روی سیلیکون، لیتوگرافی است. با استفاده از لیتوگرافی می‌توان ترانزیستورهایی بسیار کوچک ساخت.
ترانزیستورهای کوچکی که امروزه در پردازنده‌ها استفاده می‌شوند در اولین لایه قرار گرفته بر روی ویفر سیلیکونی یافت می‌شوند. فرآیند دقیق ساخت بسیار پیچیده است و به آن وارد نمی‌شویم ولی ترتیب ساخت تقریبا از پایین به بالا است. ابتدا لایه‌ اصلی ترانزیستورها بر روی ویفر ساخته می‌شود، سپس اتصالات به پایه‌های ترانزیستورها ساخته می‌شود و پس از آن می‌توان ترانزیستورها را به طور دلخواه در چندین لایه سیم کشی به یکدیگر متصل کرد.
ترانزیستورها از رشته‌های نازکی با نام Fin برای جریان Source-Drain استفاده می‌کنند. این رشته‌ها از میان رشته Gate عبور می‌کنند که قطع یا وصل بودن جریان را کنترل می‌کند. Finها تنها از سطح خود جریان را عبور می‌دهند و افزایش سطح آنها همانند دوتایی شدن یا دراز شدن، کنترل Gate بر جریان را بهبود بخشیده و باعث بهبود قدرت سیگنال می‌شود.
بر روی Finها اتصالی با نام Contact وجود دارد این Contactها چند Fin مربوط به Source یا Drain را به یک اتصال تبدیل می‌کنند. بر روی این Contactها نیز لایه‌های Metal 1 و Metal 2 قرار میگیرند و سطح را آماده سیم‌کشی می‌کنند.
(Contact Poly Pitch (CPP درواقع فاصله بین مرکز دو رشته Gate است. (Minimum Metal Pitch (MMP نیز فاصله عمودی بین دو اتصال لایه Metal 2 است که به Contactها متصل است. حاصل ضرب CPP در MMP به ما اندازه هر ترانزیستور را خواهد داد. ولی تراکم ترانزیستورها در هر میلی‌متر مربع لزوما تابع اندازه ترانزیستورها نیست. تعداد ترانزیستورهای قابل گنجایش در هر میلیمتر مربع درواقع تابعی از اندازه هر سلول است. هر سلول شامل تعداد مشخصی ترانزیستور است و اندازه مشخصی دارد.
در فناوری ساخت ۱۰ نانومتری اینتل نسبت به ۱۴nm اینتل، گام بین Finها کاهش ۱۹ درصدی، گام بین پین‌های لایه Metal 2 کاهش ۳۱ درصدی، ارتفاع هر سلول کاهش ۳۲ درصدی و گام بین Gateها یا همان CPP کاهش ۲۲ درصدی داشته است.
حاصل ضرب مقدارهای CPP و MPP یا اندازه هر ترانزیستور برای اینتل ۲۴۶۴، برای سامسونگ ۲۰۵۲، برای Global Foundries معادل ۲۲۴۰ و برای TSMC معادل ۲۲۸۰ نانومتر مربع است. البته ارقام مرتبط با اینتل کاملا تایید شده نیستند و ممکن است عوض شوند.
درواقع یک کمپانی می‌تواند برای پروسه ساخت ۱۴nm FinFET نام ۲ نانومتری را هم انتخاب کند و مشتریان را فریب دهد. نه تنها نام‌گذاری اهمیتی ندارد بلکه اندازه ترانزیستور نیز اهمیت چندانی ندارد. درواقع اینتل با بیشترین اندازه ترانزیستور توانسته است تا به بیش‌ترین تراکم ترانزیستور در هر میلیمتر مربع دست پیدا کند. ۱۰۶ میلیون ترانزیستور در هر میلیمتر مربع شامل قرارگیری تعداد زیادی از سلول‌های ۱۰nm اینتل کنار هم است.

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

It is main inner container footer text