Опережая кривую роста энергопотребления

Производители микросхем в последнее время активно делятся новостями об энергосберегающих платформах. Но нельзя забывать о том, что энергосберегающие платформы начинаются с энергосберегающих транзисторов. Чтобы узнать больше о передовых транзисторах Intel, наши коллеги из Technology@Intel Magazine взяли интервью у Марка Бора, заслуженного инженера-исследователя корпорации Intel и директора подразделения Process Architecture and Integration группы Technology and Manufacturing Group корпорации Intel. Марк Бор ответил на вопросы о том, как инновации Intel в области производства микросхем помогают в разработке платформ с беспрецедентными уровнями энергосберегающей производительности.

- В последнее время в прессе появилось множество сообщений о том, что корпорация Intel снова «стала лидером в энергосберегающей производительности» благодаря своей технологии производства процессоров. Как вам представляется позиция корпорации Intel в области производства процессоров, и какие последние разработки для производства микросхем, способствующие созданию энергосберегающих платформ, вы можете назвать?

- Прежде всего, важно понять, что энергосберегающая производительность не является чем-то совершенно новым. Это основа всех разработок корпорации Intel в течение многих лет. Один из самых свежих и в высшей степени успешных проектов — технология Intel Centrino для мобильных ПК, комплексный платформенный подход, который принес в мобильные вычисления новые уровни производительности и энергосбережения. Чтобы достичь еще более высоких уровней энергосберегающей производительности, мы используем комплексный подход к созданию энергосберегающих процессоров и платформ для всех секторов рынка, и самое важное то, что этот подход начинается на уровне микросхем.

Я считаю, что мы «вернули свое лидерство», потому что всегда были лидерами в разработке микросхем. Например, мы практически на год раньше конкурентов освоили 65-нм производственный процесс. В то время как наши конкуренты говорят об «образцах», «оценке продукции и производственных процессов» или об «опытной продукции», корпорация Intel уже поставила десятки миллионов единиц продукции, выпущенной по 65-нм производственной технологии. Поставляемые сегодня процессоры Intel Core Duo, Intel Core2 Duo и Intel Pentium Extreme Edition 955 изготовлены по 65-нм технологии. Наш ближайший конкурент планирует начало выпуска первых микросхем по 65-нм технологии на конец 2006 года, в то время как наша 65-нанометровая продукция начнет окупаться уже в октябре 2006 года.

Необходимо также понять, что не вся 65-нанометровая продукция одинакова. Мы видим, что транзисторы Intel имеют самую высокую производительность для заданного уровня утечки и самый низкий уровень утечки для заданного уровня производительности. Кроме того, корпорация Intel стремится к уменьшению размера элементов микросхем, например снижению толщины оксидного слоя затвора и уменьшению ячеек статической памяти. Если оглянуться назад, есть такие же объективные данные о том, что транзисторы Intel превосходили транзисторы конкурентов, когда мы начинали серийный выпуск продукции по 90-нм и 130-нм технологиям.

- Нужно ли пользователям обращать внимание на то, произведен ли процессор по 65-нанометровой технологии или нет? Какие преимущества дает эта технология?

- 65-нм производственная технология Intel позволяет не только получить выгоду от увеличения производительности и снижения энергопотребления, о которых я уже говорил, она также позволяет практически удвоить количество транзисторов на кристалле, благодаря чему разработчики Intel могут разместить на одном кристалле сотни миллионов транзисторов, при этом стоимость одного транзистора также снижается. Это создает нам основу для проектирования многоядерных процессоров с большим объемом внутрикристальной памяти, которые позволят нам реализовывать в будущей продукции инновационные функции, такие, например, как виртуализация и встроенные средства обеспечения безопасности.

- Многие конкуренты утверждают, что их 65-нм продукция находится в стадии «подготовки к производству», и планируют в скором времени наладить «производство». Что вы думаете по этому поводу?

- Обычно, когда наши конкуренты говорят о начале «производства», речь идет о мелкосерийных опытных образцах. А корпорация Intel понимает под производством крупносерийный выпуск микросхем. В качестве доказательства этого утверждения можно ознакомиться с материалом «Корпорация Intel организовала переход с 90-нм производственной технологии на 65-нм технологию в производстве процессоров». Имейте в виду, что это произошло до того, как наши конкуренты начали какие-либо поставки 65-нм процессоров.

- Расскажите о некоторых специализированных технологиях Intel, используемых в 65-нм производственном процессе.

- В этом процессе используется напряженный кремний второго поколения, что обеспечивает повышенную скорость работы транзисторов и меньшее энергопотребление. Скорость переключения наших 65-нм транзисторов на 20% выше, чем у 90-нм, при том же уровне утечки. В качестве альтернативы можно упомянуть, что ток утечки транзисторов можно уменьшить практически в пять раз при таком же управляющем токе (производительности). В этом процессе также реализованы энергосберегающие межкомпонентные соединения, включая восьмислойные медные проводники и диэлектрики второго поколения, легированные оксидом углерода (CDO, carbon doped oxide).

- В чем разница между технологиями с использованием напряженного кремния корпорации Intel и аналогичными технологиями других производителей?

- Важнейшим отличием является то, что остальные производители только сейчас внедряют в производство уникальные и очень выгодные технологии Intel по созданию кремний-германиевых структур истока и стока, повышающих скорость транзисторов р-МОП, а мы начали серийный выпуск такой продукции еще в конце 2003 года. Некоторые производители уже пытались сбить с толку рынок такими названиями, как «двойной напряженный кремний» и «напряженный кремний третьего поколения», но их технологии производства транзисторов до сих пор не могут сравниться с характеристиками производительности наших транзисторов на основе напряженного кремния.

- Как вы оцениваете тот факт, что другие производители используют технологию “кремний на изоляторе” (SOI)?

- Высочайшая производительность и низкий ток утечки транзисторов Intel обеспечиваются тщательной проработкой технологий микросхем CMOS с монолитной подложкой, которые обладают самой высокой производительностью и приносят нашим клиентам максимальную выгоду. Технология SOI существенно удорожает и усложняет производственный процесс.

Cравнение опубликованных значений скорости переключения транзисторов показывает, что транзисторы Intel с монолитной подложкой имеют более высокую скорость переключения, а ток утечки сравним с лучшими результатами для транзисторов SOI. Более важной проблемой является то, что транзисторы SOI имеют более высокое температурное сопротивление, чем транзисторы CMOS с монолитной подложкой. В результате транзисторы SOI вынуждены работать при более высоких температурах, чем необходимо. Более высокие рабочие температуры могут вызвать долговременные проблемы надежности.

- Поэтому корпорация Intel полностью отказалась от технологии SOI?

- Нет. Есть разновидность технологии производства транзисторов SOI, называемая FD-SOI (полностью истощенный), которая превосходит технологию PD-SOI (частично истощенный), которую сейчас используют некоторые наши конкуренты. Корпорация Intel уже некоторое время активно занимается исследованиями в области технологии FD-SOI.

- Что вы можете сказать о недавних заявлениях корпорации Intel о транзисторах с трехмерным затвором high-k/metal-gate?

- Наши исследователи уже продемонстрировали транзисторы CMOS с трехмерным затвором, в которых впервые объединен диэлектрик с высоким значением k и напряженный кремний. Эти транзисторы обладают рекордным управляющим током и скоростью переключения. Такие транзисторы – важная возможность достижения целей корпорации Intel в области энергосберегающей производительности, и мы надеемся, что они станут основным компонентом будущих микропроцессоров и приблизят нас к 45-нм производственному процессу.

- Исследованием каких других технологий транзисторов занимается корпорация Intel?

- Мы исследуем множество технологий. Например, на выставке IEDM 2005 корпорация Intel объявила об успешной интеграции затворов FUSI (fully silicided — полностью кремниевых) и одноосных напряженных кремниевых каналов. Напряженные каналы и затворы FUSI позволяют существенно повысить производительность. В результате можно добиться наилучшего соотношения производительности и тока утечки транзисторов в отрасли на сегодняшний день.

- Каково сегодняшнее положение корпорации Intel в отрасли?

- Я считаю, что мы в своих лабораториях устанавливаем наивысшую планку и реализуем ее в своей продукции. Если рассмотреть процесс производства микросхем, важно отделить рекламу от технологий. Наш хорошо известный двухлетний производственный технологический цикл идет в ногу с нашими планами внедрения новой микроархитектуры каждые два года.

Теперь рассмотрим 65-нм производственный процесс. Хотя все говорят об этом, ни одна компания до сих пор не наладила серийный выпуск микросхем по этой технологии, в то время как мы серийно выпускаем такие микросхемы с октября 2005 года. Можно привести и другой пример: многие средства автоматизации производственного процесса, которые сейчас навязчиво рекламируют наши конкуренты, были реализованы корпорацией Intel более 10 лет назад и без всякой помпы. Основное отличие нашей компании от конкурентов заключается в том, что у нас есть стратегия исследований, технологии и опыт организации производственных процессов, и мы продолжаем сегодня приносить своим клиентам самый высокий уровень прибыли в отрасли, и будем делать это и дальше. Это всегда было нашей целью и нашим обязательством перед клиентами.

Новости партнеров: