ISSCC приподнимает завесу над полупроводниковыми технологиями будущего

Автор – Алексей Гвозденко, 13 февраля 2002 г.

С 4 по 6 февраля в Сан-Франциско проходила IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), традиционно являющаяся местом демонстрации последних достижений в области полупроводниковых технологий

Главным действующим лицом конференции, вне всякого сомнения, стала компания Intel, представившая сразу несколько разработок, вызвавших всеобщий интерес.

В центре внимания ISSCC оказалась подготовленная Intel совместно с Hewlett-Packard серия докладов по McKinley -- следующему поколению процессоров Itanium. В ее рамках стало известно немало новых подробностей о чипах, дебют которых намечен на середину текущего года.

Итак, как сообщили специалисты Intel, ядро McKinley имеет тактовую частоту 1 GHz, в то время как у нынешних Itanium -- 800 MHz. Процессор снабжен интегрированным кэшем первого, второго и третьего уровня емкостью соответственно 32 KB, 256 KB и 3 MB (в Itanium на кристалле размещается только кэш первого уровня) и 128-битовой системной шиной с пропускной способностью 6,4 GBps, работающей на частоте 400 MHz (сейчас указанные параметры равны соответственно 64 бита, 2,1 GBps и 266 MHz). Кроме того, McKinley содержит ряд архитектурных улучшений, в числе которых отмечаются усовершенствованные функции обработки ветвлений и дополнительные операционные блоки. По утверждению компании, общий прирост производительности у McKinley в сравнении с Itanium достигает полутора-двух раз, а число транзисторов в нем составляет 221 млн.

Далее, Intel сообщила некоторые подробности о новых разработках в области повышения быстродействия микросхем и снижения потребляемой ими мощности. В данном направлении компания активно использует метод подачи потенциала смещения на подложку (body bias), позволяющий "играть" рабочими параметрами транзисторов. В докладе на соответствующую тему специалистами Intel были приведены следующие цифры: подача прямого смещения величиной 450 мВ на чип, работающий на тактовой частоте 1 GHz, позволяет снизить уровень энергопотребления на 23% в активном режиме и почти в 3,5 раза -- в режиме ожидания. Напряжение питания при этом составляет 1,1 В, в то время как без потенциала смещения оно равнялось бы 1,25 В. Кроме того, описанная техника обеспечивает значительное снижение процента отбракованных микросхем, поскольку с ее помощью можно "оживить" транзисторы, которые в обычных условиях не работали бы, за счет все той же "корректировки" их параметров. При этом дополнительные цепи, необходимые для реализации механизма подачи смещения на подложку, увеличивают площадь кристалла всего на 1--2%. На ISSCC Intel продемонстрировала экспериментальный чип, представляющий собой ядро обработки целых чисел, изготовленный по 0,13-микронной технологии и работающий при комнатной температуре на частоте 5,5 GHz. Он насчитывает 160 тыс. транзисторов, имеет площадь кристалла 2,3 кв. мм, а напряжение питания у него равно 1,6 В.

Финансируемая полупроводниковым гигантом фирма Ovonics представила во время конференции технологию энергонезависимой памяти Ovonics Unified Memory (OUM), призванную повысить быстродействие, а также долговечность чипов. Запись информации при этом осуществляется путем перевода вещества из кристаллической фазы в аморфную и наоборот (на текущий момент в чипах OUM в качестве "рабочего материала" применяется халкогенид); кроме того, в роли управляющих элементов OUM предполагает использование диодов, а не транзисторов. Рабочие параметры для памяти OUM, которых удалось достичь на сегодняшний день, следующие: время очистки ячейки -- 10 нс, время записи в ячейку -- 50 нс, число рабочих циклов -- 1012, информация удерживается в течение 10 лет при температуре 120 oC.

Описанный немного выше механизм подачи напряжения смещения на подложку используют в своих разработках и другие компании. В частности, Hitachi совместно с лабораторией Microsystems Technology Laboratories Массачусетского технологического института сообщила о новой концепции построения цифровых сигнальных процессоров, применяемых в разнообразных портативных устройствах, которая тоже предполагает использование указанной технологии с целью снижения напряжения питания чипов. На ISSCC Hitachi и MIT продемонстрировали MAC-модуль (Multiply-Accumulate Unit) с напряжением питания 100 мВ, что до недавнего времени считалось теоретическим пределом для КМОП-чипов при комнатной температуре.

NEC в свою очередь анонсировала разработку нового последовательного интерфейса обмена данными между высокоинтегрированными микросхемами, используемыми в оборудовании для широкополосных сетей, серверов и т. д., обеспечивающего скорость передачи информации до 5 Gbps.

Наконец, можно упомянуть о представленном IBM комбинированном процессоре, объединяющем на одном кристалле вычислительные и коммуникационные функции и память. Согласно имеющимся сведениям, данный процессор станет основой суперкомпьютера Blue Gene/L, создаваемого в настоящее время по заказу Lawrence Livermore National Laboratory.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365