reklama

Intel útočí: má první 22nm 3D Tri-Gate tranzistory

Intel představil pokročilou 3D Tri-Gate tranzistorovou technologie, která umožní vyrábět úspornější a výkonnější procesory. Pomůže mu to v boji proti ARMu?

Před několika dny obeslal Intel novináře tajemnou zprávou, ve které informoval o chystaném představení nové technologie, která bude jednou z nejvýznamnějších pro tento rok a jeden z výrazných milníků pro Intel. Co ale vlastně Intel představil a jaké to má dopady na budoucí čipy napříč všemi segmenty?

Trojrozměrné 22nm Tri-Gate tranzistory již tento rok

Jak jistě víte, takřka všechny procesory, grafické čipy, ale i paměti jsou tvořeny tranzistory. Funkce tranzistoru je zjednodušeně přepínat mezi stavem 0 a 1, což je vyjádřeno stavem, kdy tranzistor vodí nebo izoluje. Tranzistory pracují v rozmezí určitého napětí, což platí pro oba stavy. U obou režimů je ale na tranzistoru napětí, které ho zahřívá a úniky mohou vést i k lokálnímu přehřátí čipu a jeho poškození. Tyto nechtěné stavy jsou také příčinou zvýšené spotřeby, a to jak v klidu, tak i při vytížení.

 Klepněte pro větší obrázek
Vlevo plochý (starší) typ tranzistoru a vpravo 3D Tri-Gate tranzistor od Intelu

Cílem je tak dosáhnout aby elektrická energie při průchodu tranzistorem (stav 1) byla co nejméně omezována s minimálním odporem a při vypnutém stavu aby naopak procházelo co nejmenší množství energie skrze tranzistor. Samozřejmostí je snaha o co nejvyšší výkon, tedy co možná nejrychlejší přepínání mezi jednotlivými stavy.

Klepněte pro větší obrázek

Nové 3D Tri-Gate tranzistory od Intelu mají vylepšenou konstrukci, která umožní všechny zmíněné cíle v rámci charakteristik zlepšit, a to velmi výrazně. Tyto tranzistory totiž mají menší únik elektrické energie v provozu a zároveň i menší propustnost při vypnutém stavu.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
 

Intel uvádí, že úprava výrobního procesu pro použití této konstrukce tranzistorů je velmi levná, v závěrečném procesu waferů se jedná přibližně o 3% nárůst nákladů, což je méně, než u implementace SOI (+10 % nákladů na výrobu). Ještě tento rok by mělo 22nm technologii podporovat celkem pět továren Intelu (D1C a D1D v Oregonu, Fab 12 a Fab 32 v Arizoně a Fab 28 v Izraeli).

Klepněte pro větší obrázek

Technologický skok téměř o dvě generace

Intel sice nyní prodává procesory s 32nm technologií, ale na konci tohoto roku se objeví pokročilejší – 22 nm. Ta opět přinese dvojnásobnou hustotu tranzistorů na stejných rozměrech. Sama o sobě přinese tedy nižší spotřebu nebo opět vyšší výkon, či dle nastavení něco mezi tím. Podobný skok lze od menšího výrobního procesu očekávat vždy a o to se Intel a další výrobci snaží už od počátku prvního integrovaného obvodu – zvyšovat počet tranzistorů na jednom kusu křemíku.

 

Díky 3D Tri-Gate tranzistorům ale dochází ještě k dalšímu snížení spotřeby až o 50 % a výkon se zvedne až o 37 %. Prakticky řečeno, nové procesory od Intelu, které budou vyrobeny 22nm technologií, budou mít vlastnosti (výkon, spotřeba) podobné čipům, které by byly vyrobené 14nm technologií s použitím klasických plochých tranzistorů. Takový pohled je sice teoretický, ale v rámci konkurence naprosto reálný. Žádná jiná společnost a továrna vyrábějící čipy tuto technologií nemá a ani s ní nepočítá nad hranicí 20 nm.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
 

Jak Intel uvedl, 3D Tri-Gate tranzistor není ničím novým a technologie byla vyvinuta ve spolupráci s mnoha dalšími společnostmi během posledních deseti let. Ale zatím žádná společnost nedokázala tyto tranzistory použít v prodejních čipech, které se vyrábí v masovém měřítku. A jak to vypadá, v nejbližších dvou letech se tak ani nestane.

Klepněte pro větší obrázek

To dává Intelu opravdu velký náskok, který bude tak velký, jako samotné zpoždění implementace této technologie u ostatních výrobců.

Intel se nevzdává a opět udává směr

Intel opět ukázal, že jeho vývojové centrum patří mezi nejpokročilejší na světě. Zatímco konkurence se teprve chystá na 28nm technologii a navíc se „starým“ typem tranzistorů, Intel již takřka uvádí 22nm výrobu a rovnou s modernějšími tranzistory. Svým způsobem tak utekl konkurenci o dvě generace výrobních technologií, což může znamenat nejen velký problém pro AMD, ale především pro ARM, který Intel v oblasti úsporných čipů začal odsunovat na vedlejší kolej.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek 

Vývoj architektury a spojeného výkonu a spotřeby tak předstihl i udávaný systém „Tick-Tock“. V roce 2013 bude navíc představena 14nm technologie (architektura Broadwell a Skylake) a na rok 2015 se už chystá 10 nm (architektura Skymont). Intel uvedl, že 14 nm nebude v případě 3D Tri-Gate tranzistorů žádný problém a dokonce ani 10 nm.

Klepněte pro větší obrázek

ARM nevlastní žádnou továrnu, o výrobu se starají ostatní společnosti, které si návrh čipů licencují. Ale i když mají z pohledu spotřeby tyto miniaturní a převážně mobilní čipy navrch, Intel to možná díky novým tranzistorů a rychlým přechodům na pokročilejší výrobu dokáže ustát a možná i předehnat.

V oblasti úsporných čipů (nejen Atom, ale i čipy pro mobilní telefony) je pro Intel každá výhoda dobrá a nyní má možná i několikaletý technologický náskok. V oblasti desktopů bude neohrožený i nadále, i přes slabší integrovaný grafický čip. Intel to ale rozhodně nevzdává, což je vidět i u jeho samostatného výkonného grafického čipu.

Ten se sice v případě Larrabee příliš nepovedl, ale Intel potřebuje v superpočítačích a výkonných serverech konkurovat nebezpečně rychle nastupujícímu GPGPU řešení od Nvidie a AMD. S nadcházejícím 22nm procesem tak chystá univerzální výpočetní kartu s výkonem 1 TFLOPS a celkem 32 jádry (až 128 vláken).

Křemíková válka architektur a výrobních technologií se tak stala opět trochu živější a bude jistě zajímavé sledovat, jak se vše nakonec vyvine.

Témata článku: Hardware, Technologie, Intel, Tranzistory, Gate, Screen, Fab

31 komentářů

Nejnovější komentáře

  • Matej Ďurica 9. 5. 2011 17:10:38
    "snížení spotřeby až o 50 % a výkon se zvedne až o 37 %" občas rozmýšľam...
  • Zwick 9. 5. 2011 9:26:59
    ...napětí, které ho zahřívá ... Nejsem fyzik.. Ale neni tohle...
  • itamater 9. 5. 2011 8:08:04
    A zase jsme o kousek dále. Sice je pravda, jak tady někdo psal, že lidé si...
reklama
Určitě si přečtěte


reklama