是否使用不同的技术设计处理器?


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是否可以使用不同的技术来设计处理器?我的意思是:例如,在Intel的28nm处理器中,该处理器是采用28nm技术构建的所有门,或者仅仅是该处理器在28nm中构建的最关键的部分,而其他要设计的重要程度则要低得多在其他便宜得多的技术中,例如65nm或更高?

如果是,[处理器是技术的混合体]在实践中如何做到这一点(即同一芯片上使用不同的技术)?为什么要这样做?

我对此感到很好奇,因此与这些问题相关的任何其他信息也都值得欢迎


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您在想什么“不太重要的部分”?它们都是至关重要的:十亿个晶体管中的任何一个都需要正确的操作。如果发生故障,CPU迟早会出错。
Federico Russo

@FedericoRusso-时序是一件事,可能仅对设计的某些部分至关重要。
TrygveLaugstøl,2012年

Answers:


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“技术”并不是您所要求的正确术语。芯片的技术取决于制造所需的特定处理步骤,此外,这决定了芯片上各种物品的最小特征尺寸。通常与特定技术关联的数字(例如28 nm)专门指最小栅极长度,该长度由可在形成晶体管栅极的掩模上绘制的线的宽度确定。

可以肯定的是,并不是任何给定芯片上的所有晶体管都需要最小的栅极长度,而且很多晶体管都需要比最小栅极宽度更大的栅极(以获得更大的电流处理能力),所以是的,您的确会在芯片上看到许多不同尺寸的晶体管。


感谢您的回答。您是否有机会知道按比例缩小到最小栅极尺寸的晶体管比例?(即使是粗略的近似也很好)是否出于成本原因也这样做了吗?最小的晶体管在哪里呢?(在高速缓冲存储器,控制单元或...中)非常感谢。
user123 2012年

在逻辑过程中,几乎所有晶体管的栅极长度均为最小特征尺寸。晶体管被设计为在该长度下最佳。可以承受更高电压的晶体管通常放置在最靠近焊盘的位置,但是除非芯片上有模拟模块,否则通常无需在其他位置放置它们。
占位符

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整个处理器采用相同的技术构建。这由掩模和光学器件确定,以将它们投射到晶片上的每个芯片上(称为“步进”的过程)。较小的特征尺寸允许将更多的组件封装在芯片上,从而降低了功耗并提高了速度。在面具上花一小笔钱(他们确实花了一小笔钱),然后不使用它的可能性是没有用的。

需要明确的是:是的,相同的28 nm将用于整个芯片表面的一个步骤,但是,并非所有组件都具有相同的尺寸。只是28 nm的掩模不会交换为部分裸片的65 nm掩模。

编辑
确实在管芯上确实有较大的区域,不需要28 nm小尺寸。典型的是倒装芯片的焊球垫:

在此处输入图片说明

注意比例:这些垫比裸片上最好的结构大1000倍。此处可以使用不太精细的掩模,但是同样,如果工艺步骤也需要28 nm,则两者将使用相同的掩模。并不是因为这些打击垫是巨大的,所以它们不必精确定位,而且如果您不必切换蒙版,也不会出现很多错误。


功耗更低?你看过我散热器的大小吗?
Rocketmagnet 2012年

@Rocket-:-),但是...栅极电容越小,在每次0-1-0转换时从Vdd到地的能量就越少。我不敢想想在1 um技术中以3 GHz的频率拥有10亿个晶体管处理器:-/。(并且不仅适用于1平方米的包装,尽管它有助于冷却:-))。
stevenvh 2012年

“只是将28 nm的掩模不会换成65 nm的掩模”是不正确的。精细特征(多晶硅,栅极,接触)使用的特征尺寸最好,但是后续层将使用逐渐粗糙的光刻技术。这是一件花钱的事。较低分辨率的扫描仪/步进器成本较低,而掩模的成本较低。
占位符

@Tony-我的意思是同一生产步骤不会使用两种不同的技术口罩。如果您的IC需要连续25个步骤,那么他们将不会使用40个掩模。(顺便说一句,您在这里做什么?)
stevenvh 2012年

@stevenvh-较小的浇口尺寸是否也意味着更多的泄漏?我以为那是造成现代CPU大部分功耗的原因?
Rocketmagnet 2012年

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在任何给定的现代工艺中,具有多个GOX(门氧化物)厚度是很常见的。这不是出于成本原因而使用,而是用于与外界连接。内核将以最低的电压运行,并在更薄的GOX上运行,但速度会快得多。较厚的栅极氧化物晶体管连接到封装引脚,速度较慢,但​​在较高电压下工作。

缩放GOX厚度时,晶体管的物理尺寸也必须增加。

增加额外的步骤来适应这种双重GOX流程实际上会增加流程成本。但是它将无法以其他方式工作。


但这会改变特征尺寸吗?
Federico Russo

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通常,栅极掩模总是使用相同的光刻工艺进行拍摄,因此从技术上讲,其特征尺寸是相同的,因为特征尺寸是由波长,掩模技术和光刻胶技术确定的。但是,我们使用相同的光刻系统来确保覆盖精度相同。但是我想你想问的是晶体管更大吗?是的,它们必须是->这就是上面的“物理尺寸”的含义。
占位符2012年

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使用不同技术的原因是为了减少静态功耗(基本上是晶体管上的泄漏电流)。在90纳米制程下,静态功率开始比较,最终使动态功率蒙上阴影。以及它的实现方式,好的硅制造工艺包括掩模和蚀刻,如果您可以做一个28nm的工艺,我会假设使用28nm可以完成65nm的工艺,那将仅仅是掩模上的一个大晶体管。


“并最终使动态能力黯然失色”。但是,较小的功能部件可以实现更高的时钟速度,因此动态功耗也会增加。
Federico Russo

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chipdesignmag.com/display.php?articleId=261从他们的图表中可以看出,动态功率的确增加了,但不如那些小型技术的静态功率大
Kvegaoro 2012年

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技术节点可能与特征尺寸(MOS晶体管沟道的最小长度b / w漏极和源极)有关。如果IC为28nm,则意味着最小长度的通道为28size,并非每个通道的长度都相同,但同时并不意味着它达到65nm。


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这似乎无法回答问题。如果您查看原始问题和现有答案以查看可以添加哪些新信息,则可能会有所帮助。
戴维(David)
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