Spring 2002: von 130 nm zu 90 nm

Ist schon ьber drei Dutzenden der Jahre nach dem Erscheinen des ersten Mikroprozessors gegangen, machend hat dem Erscheinen der kompakten und sicheren Rechner begonnen, die Funktionalitдt und deren Rechenmacht nimmt mit dem Erscheinen der neuen Modelle der Prozessoren stдndig zu. Im Laufe der fortlaufenden Vervollkommnung werden diese auЯerordentlich wichtigen Komponenten mit jedem Jahr allen komplizierter sein. Die Zahl der Transistoren, die ihre Grundlage bilden, nimmt nach eksponentsial'nomu dem Gesetz zu. Diese GrцЯe wird vom bekannten Gesetz der Quatsch, das die regelmдЯige Doppelbildung der Zahl der Transistoren in den Computerkomponenten jede 1,5-2 Jahre voraussagt gut beschrieben.

Die Abb. 1. Gordon Mur (Gordon Moore, Chairman Emeritus of Intel Corporation)

Die Abb. 2. Die GrцЯe der Zahl der Transistoren in den Prozessoren

Die VergrцЯerung der Funktionalitдt der Computerkomponenten, einschlieЯlich die GrцЯe ihrer Macht, hдngt von ihnen arhitektur in bedeutendem Grade ab, deren Realisierung sich in den entsprechenden Kristallen der Chips vom erreichten Niveau der Technologien klдrt.

Gerade die Entwicklung der elektronischen Technologien, strebend, mit den immer mehr winzigen Elementen zu operieren, lдsst die ganze Zeit zu, ihre Zahl anzusetzen. Es gewдhrleistet den Konstrukteuren die Mцglichkeit, der Architektur der erstellten Erzeugnisse zu komplizieren und, den Umfang der Funktionen auszudehnen.

Doch muss man anerkennen, dass jedes erreichte Niveau der Technologie die Grenze, die die Zahl der elementaren Transistoren beschrдnkt, der auf den Kristallen aufgestellten integrierten Schaltkreise hat.

Wirklich, die GrцЯe der Umfдnge der Kristalle fьhrt zur GrцЯe ihres Preises. In erster Linie ist es mit der Verkleinerung der Abmeldung der Fertigwaren von einer Platte verbunden. Hier passend zu erinnern, dass die Kristalle der Chips der zukьnftigen Erzeugnisse gleichzeitig im Laufe der mehrstufigen Bearbeitung der Platte erstellt werden. AuЯerdem es bleibt ьbrig, zu ergдnzen, dass mit der GrцЯe der Flдche der Kristalle die Wahrscheinlichkeit des Erscheinens der Defekte wдchst.

Die VergrцЯerung der Dichte ist wie von den Umfдngen der Elemente des integrierten Schaltkreises, als auch der Reihe der Probleme, die aus den Gesetzen die Physiker der Halbleiter und der Besonderheiten der Projektierung der modernen hochfrequenten elektrischen Schaltungen folgen beschrдnkt.

Das ganze Obenernannte verhдlt sich zu allen Erzeugnissen, aber besonders stark wird fьr solche komplizierten und wichtigen Komponenten, wie die Prozessoren der Rechner gezeigt.

Man muss bemerken, dass die Annдherung zur technologischen Grenze zur niedrigen Abmeldung der brauchbaren Kristalle und entsprechend zur GrцЯe der Selbstkosten fьr die дlteren Modelle bringt. Je nach der GrцЯe der Rechenmacht der Prozessoren, ihres Energieverbrauchs und, wie sich die Untersuchung, die VergrцЯerungen teploobrazovanija, die Probleme der Aufrechterhaltung der optimalen Temperaturregimes ihrer Arbeiten, die die kritischen Werte gerade unweit der technologischen Grenzen erreichen verschдrfen. Das alles hдlt die weitere Entwicklung der Architektur der Prozessoren und der GrцЯe ihrer Macht zurьck.

Die Konstrukteure mьssen stдndig die angegebenen komplizierten Aufgaben entscheiden. So war und mit den Prozessen 0, 25 mkm, und mit 0,18 mkm, und mit 0,13 mkm.

Die Kombination 0,13.микронной lдsst die Technologie und 300.-millimeterlang podlozhek zu, die Zahl der Prozessoren im Hinblick auf eine Unterlage fast viermal, im Vergleich zu 0,18.микронной von der Technologie auf den 200.-millimeterlangen Unterlagen der vorhergehenden Generation zu vergrцssern. Ьbrigens ist von erstem in die Zweige auf die Unterlagen bol'shego des Umfanges ьbergegangen eben es hat die Umfдnge der Transistoren und der Anschlussschaffner gerade die Gesellschaft Intel verringert. Im Ergebnis seiner hat sie wesentlich gekonnt, die Selbstkosten zu verringern und, die Produktivitдt der Prozessoren zu heben.

Obwohl der technologische Prozess 0,13 mkm bei weitem von allen Firmen, die die oberen Zeilen der Ratings einnehmen angeeignet ist, bereitet sich die Industrie schon auf die nдchsten Grenzen aktiv vor. Solche folgende Etappe ist die Technologie 0,09 mkm (90 nm).

Hier ist nцtig es zu erinnern, dass auf diesem Pfad viele Problem existieren.

Es ist offenbar, dass mit der Verkleinerung der Entfernungen zwischen den Elementen und den Interverbinden in den Kristallen der Prozessoren das Niveau der elektromagnetischen Stцrungen zunimmt, es wachsen die Strцme des AusflieЯens, es wдchst die thermische Belastung auf die Orte und die abgesonderten Elemente, die die Grundlage der Kerne der Prozessoren bilden. Dabei muss man bemerken, dass sich die Umfдnge, mit denen die Hersteller operieren, jenen Schwellen, wo sich die Quanteneffekte, die die Prozesse der Projektierung komplizieren immer mehr auswirken, der Produktion und der Ausbeutung schnell nдhern. Es handelt sich darum, dass sich mit der Verkleinerung der physischen Umfдnge der Elemente, integriert in den Bestand der Kristalle der Prozessoren, die Gesetze, entsprechend denen sich das Verhalten der Ladungen klдrt, der klassischen Beschreibung immer mehr entfremden. Es ist genьgend sich zum Beispiel an den Tunneleffekt und vorzustellen seinen Einfluss auf die Arbeit der zukьnftigen kompakten, mehrteiligen, hochfrequenten Erzeugnisse zu erinnern.

Nichtsdestoweniger halten trotz alledem die stдndig entstehenden Probleme und die Schwierigkeiten den ingenieurmдssigen Gedanken nicht an. Im Ergebnis der intensiven Forschungen erscheinen die neuen Technologien und die Erzeugnisse.

Im Ergebnis der Vervollkommnung des technologischen Prozesses der Produktion der Halbleiterchips haben die Forscher der Gesellschaft Intel am meisten klein in der Welt die Zelle des Gedдchtnisses des Standards SRAM (Static Random Access Memory — das statische Gedдchtnis mit einem willkьrlichen Abruf) erstellt . Die Flдche dieser Zelle des Gedдchtnisses bildet nur 1 quadratisches Mikrometer.

Die Abb. 3. Am meisten klein in der Welt die Zelle des Gedдchtnisses des Standards SRAM

Jede solche Zelle stellt die strukturelle Komponente des integrierten Schaltkreises des Gedдchtnisses dar. Im Laufe der Arbeiten gelang es, die Kapazitдt SRAM 52 Mbit zu erreichen .

Die erstellten integrierten Schaltkreise verhalten sich zur Zahl der umfangreichsten der irgendwann erstellten integrierten Schaltkreise des Gedдchtnisses des Standards SRAM, in jeder von denen ist auf 330 Mio. der Transistoren, die auf der Flдchen 109 quadratischer Millimeter gelegen sind enthalten.

Die Abb. 4. Den Kristall des umfangreichsten der irgendwann erstellten integrierten Schaltkreise des Gedдchtnisses des Standards SRAM

Ьbrigens ist weniger die Flдche des Kristalls des erstellten integrierten Schaltkreises des Gedдchtnisses, als zum Beispiel bei desjatitsentovoj der Mьnze. Seine Umfдnge illustriert das Foto gut, auf dem dieser Kristall liegend auf dvadtsatipjatitsentovoj der Mьnze der USA dargestellt ist.

Die Abb. 5. Den Kristall des integrierten Schaltkreises des Gedдchtnisses SRAM auf dvadtsatipjatitsentovoj der Mьnze

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Zu razrelu die Prozessoren ьberzugehen