Миссия выполнима

Источник материала:

Миссия выполнима

Новые микропроцессоры Intel демонстрируют большое быстродействие, меньшее тепловыделение и экологическую безопасность.
Владимир БАРАНИЧ
В прошлом номере мы писали об истории создания самого значимого компонента современной электроники — транзистора. Частично была затронута тема эволюции сердца любого компьютера — центрального процессора.

Об очередном достижении этой эволюции стало известно 12 ноября, когда компания Intel официально объявила о выпуске продукции нового поколения — процессоров Penryn на базе 45-нанометровой производственной технологии. Впервые за последние 40 лет в создание полупроводниковых транзисторов были привнесены изменения: использованы диэлектрик на основе гафния с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости под кодовым названием high-k и металлический затвор. Это позволило качественно и существенно изменить характеристики продукции.

Официальная презентация новой технологии в странах СНГ состоялась в Москве 12 декабря. На мероприятие с символическим названием "Миссия 45" был приглашен и корреспондент "БР". Перед большой аудиторией новые процессоры представил региональный директор Intel в СНГ Дмитрий Конаш. Он отметил, что декабрь выбран для проведения этого мероприятия не случайно: именно в этом месяце исполняется 60 лет с момента создания самого первого транзистора. Д. Конаш отметил, что, в отличие от многих компаний, Intel публично демонстрирует только завершенную технологию, то есть не прототипы, а готовую к использованию продукцию.

Сегодня потребителям доступны шестнадцать новых микропроцессоров семейства Intel Core 2 Extreme и Intel Xeon. Помимо того, что эти процессоры демонстрируют высокий уровень производительности и потребляют меньше электроэнергии, при их производстве теперь не используется экологически небезопасный свинец, а начиная с 2008 года не будут применяться также галогеносодержащие материалы.

Гордон Мур, один из основателей корпорации Intel, назвал их создание самым большим достижением отрасли за последние 40 лет. Новые процессоры, изготовленные по 45-нанометровой технологии (1 нанометр — одна миллиардная часть метра), обладают почти в два раза большей плотностью размещения транзисторов, чем микропроцессоры предыдущих поколений, изготавливавшиеся по 65-нанометровой технологии, и содержат до 820 миллионов транзисторов для четырехъядерных моделей.

Эта разработка подвела итог более чем 30-летней битвы за повышение вычислительных мощностей при одновременном уменьшении размеров. Все это время поколения интегральных микросхем сменяли друг друга, становясь все более производительными, а транзисторы — более компактными. Однако борьба за миниатюризацию исчерпала возможности одного из наиболее критических компонентов транзистора: прослойки из диоксида кремния, традиционно служившей изолирующим слоем между затвором транзистора и его каналом. С каждым новым поколением процессоров слой диэлектрика становился все более тонким, пока не достиг всего 5 атомов, что значительно увеличило токи утечки и, соответственно, энерговыделение процессора.

В ноябре 2003 г. исследователи Intel нашли выход: вместо диоксида кремния они использовали диэлектрик high-k на основе гафния, а базой для затвора стало уникальное сочетание металлов. Индустрия получила шанс выйти из тупика и продолжить свое прогрессирующее развитие. Уже первые оценки транзисторов, созданных на основе 45-нанометрового техпроцесса с использованием инновационных компонентов, показали: скорость переключения транзисторов возрастает на 20%, энергия, требующаяся им для переключения, уменьшается на 30%, а утечка тока через диэлектрик падает в 10 раз! Перспективы потрясли воображение даже сведущих специалистов.

В январе 2007 г., спустя год после создания пробного кремниевого устройства с использованием революционных транзисторов — 153-мегабитной микросхемы памяти SRAM, на опытно-экспериментальной фабрике Intel D1D в Орегоне был получен и первый жизнеспособный микропроцессор, получивший кодовое наименование Penryn. Вскоре было объявлено, что новейшие чипы будут выпускаться еще на 3 фабриках Intel, помимо D1D: Fab11X в Рио-Ранчо (Нью-Мексико), Fab 32 в Чэндлере (Аризона) и Fab 28 в Кирьят-Гате (Израиль). Общие инвестиции Intel в перевооружение своих производственных мощностей превысили 8 млрд. USD. В октябре 2007 г. Intel объявила о начале массового производства микропроцессоров на основе 45-нанометровой технологии.

Мало того! Практически одновременно с этим корпорация объявила, что уже существует 32-нанометровая технология, которая сейчас проходит доработку и тестирование. Перевести на нее серийное производство обещают, в полном согласии с законом Мура, в 2009 году.

Предполагается, что впоследствии полупроводниковые технологии будут меняться каждый нечетный год, а каждый четный Intel обещает представлять новую архитектуру. В 2008 г. должна быть представлена архитектура Nehalem, а в 2010 г. — Sandy bridge.

Такая парадигма развития получила название "тик-так", как некое подобие часов с маятником. Суть ее в том, что "тик" приходится на нечетные годы, когда совершенствуется техпроцесс, а "так" выпадает на четные — годы серьезного обновления микроархитектуры процессоров.

На вопрос корреспондента "БР" о пределах возможностей в кремниевых полупроводниковых технологий Д. Конаш оптимистично заметил, что инженеры все время находят способы, как расширить пределы возможного. Он, а также инженер московского представительства корпорации Алексей Рогачков анонсировали далекое будущее ИТ-индустрии. По их словам, ученые предполагают, исчерпав молекулярные возможности кремния, перейти на кремниевый же носитель, но не электронов, а фотонов. Также, говоря о будущем, Д. Конаш отметил, что фундаментальным принципом Intel остается ставка на многоядерность процессоров. Таким образом, в будущем нас ждет появление 8-ядерных процессоров, а затем и еще более многоядерных потомков "пня".