Intel демонстрирует рабочую версию процессора, созданного по 32-нм техпроцессу

10 февраля на пресс-конференции для журналистов в Сан-Франциско корпорация Intel продемонстрировала рабочую версию процессора, созданного по 32-нм производственной технологии, и рассказала о новом этапе развития 32-нм производственной технологии и перспективах серийного выпуска продукции на ее основе. Процессоры, созданные по 32-нм техпроцессу, получили кодовое наименование Westmere.
В этот же день в Вашингтоне президент и исполнительный директор корпорации Intel Пол Отеллини (Paul Otellini) в своем выступлении сообщил, что Intel делает самое крупное вложение своего капитала в новую производственную технологию. Эта инвестиция направлена на модернизацию производственных предприятий Intel в США с целью перехода на 32-нанометровый технологический процесс.

Основываясь на успехе 45-нм техпроцесса с диэлектриками high-k и транзисторами с металлическими затворами, корпорация Intel готовится к запуску 32-нм производственной технологии, в которой будут использоваться диэлектрики high-k и транзисторы с металлическими затворами второго поколения. Эта передовая технология станет основой новой микроархитектуры Westmere, являющейся 32-нм версией микроархитектуры Intel под кодовым наименованием Nehalem.

Данная стратегия ступенчатого развития известна как модель Intel «тик-так». Цель этапов «тик» в производственной модели «тик-так» — перенос существующей процессорной микроархитектуры на процессоры, компоненты которых имеют меньший размер. Новаторская микроархитектура обкатывается на текущем производственном процессе, а затем переносится на новую производственную технологию. 45-нм продукты на базе Nehalem («так») представляли во многом новую процессорную архитектуру и исполнение, и их выпуск был начат по 45-нм производственной технологии, уже находившейся в промышленной эксплуатации. Процессоры на базе Westmere («тик» — начало производства запланировано на IV квартал текущего года) — следующий этап. Эти более компактные, быстродействующие и экономичные 32-нм процессоры реализованы на базе существующей микроархитектуры. С началом выпуска процессоров на базе Westmere микроархитектура Intel под кодовым наименованием Nehalem станет доступной для систем массовой категории. Процессоры на базе Westmere будут иметь более высокую производительность (по сравнению с семейством 45-нм процессоров на базе микроархитектуры Intel Core) и ядро меньшего размера. Они станут основой многокристальных модулей (Multi-Chip Package, MCP) с графическим ядром, интегрированным в CPU.

Intel инвестирует 7 млрд долл. в модернизацию своих производственных предприятий в США

10 февраля президент и исполнительный директор корпорации Intel Пол Отеллини (Paul Otellini) сообщил, что в течение следующих двух лет корпорация инвестирует 7 млрд долл. в модернизацию своих современных производственных предприятий на территории США. Цель данного проекта - создание ведущей в отрасли 32-нанометровой производственной технологии, на базе которой будут выпускаться более быстрые и миниатюрные микросхемы, потребляющие меньше электроэнергии. Это самый крупный инвестиционный проект Intel, направленный на развитие нового производственного процесса.

Инвестиции Intel пойдут на модернизацию предприятий в Орегоне, Аризоне и Нью-Мексико. На них будут работать около 7 тыс. высокооплачиваемых квалифицированных специалистов (всего в США более 45 тыс. сотрудников Intel).

Intel продает более 75% своей продукции за рубеж, при этом около 75% всей своей полупроводниковой продукции корпорация производит в США. Кроме того, 75% средств на исследования и разработки, а также капитальных вложений остаются в США.

Первые процессоры Intel, которые будут выпускаться по этой технологии, получили кодовое наименование Westmere. Сначала они будут использоваться в настольных и мобильных системах массовой категории.

Продукция, выпускаемая по 32-нм технологии, демонстрирует выдающиеся результаты, поэтому корпорация Intel приняла решение скорректировать планы и начать выпуск процессоров Westmere в 2009 году. В 2010 году появятся другие 32-нм продукты.

Обычно при переходе на новую производственную технологию процессор подвергается небольшой модернизации (если это целесообразно). Процессоры на базе Westmere являются исключением из этого правила: в них добавлены новые инструкции микрокода, а также новые аппаратные функции для улучшения управления питанием. В процессорах Westmere будут реализованы новые инструкции для ускорения выполнения алгоритмов шифрования и расшифровки. Эти шесть новых инструкций соответствуют криптографическому стандарту Advanced Encryption Standard (AES) и найдут широкое применение в корпоративных вычислительных средах. Например, можно будет разрабатывать ПО, использующее аппаратную реализацию алгоритма AES для шифрования всего содержимого жесткого диска.

Чтобы как следует оценить значение 32-нм производственной технологии, полезно оглянуться в прошлое и вспомнить 2007 год, когда впервые был представлен 45-нм производственный процесс. Этот производственный процесс, которому было присвоено внутреннее название P1266, позволил Intel освоить выпуск процессоров на базе успешной высокопроизводительной микроархитектуры Nehalem.

В процессе P1266 впервые были применены транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами, которые представляли собой настоящий технический прорыв. Эти транзисторы обладают более высокой производительностью и имеют малый ток утечки. После освоения процесса P1266 корпорация Intel дала обещание оперативно наладить серийный выпуск 45-нм процессоров. Оно выполнено, и сегодня Intel — единственная компания, производящая 45-нм микросхемы с транзисторами с диэлектриками high-k и металлическими затворами.

Переход 45-нм процесса на стадию промышленной эксплуатации был самым оперативным в истории Intel. Производство 45-нм процессоров было организовано в два раза быстрее по сравнению с производством 65-нм технологии в первый год ее появления. Сегодня выпускается самая разнообразная 45-нм продукция, предназначенная для различных сегментов. По 45-нм производственной технологии изготавливаются одноядерные процессоры Intel Atom, двухъядерные Intel Core 2 Duo, четырехъядерные Intel Core i7 и шестиядерные процессоры Intel Xeon серии 7500.

Основа 32-нм технологии — транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами второго поколения. В них реализовано множество усовершенствований по сравнению с первым поколением транзисторов с диэлектриками high-k и металлическими затворами. Эквивалентная толщина оксидного слоя диэлектриков high-k уменьшилась с 1,0 нм (45-нм процесс) до 0,9 нм (32-нм процесс). При этом длина затвора сократилась до 30 нм. Шаг затвора транзистора продолжает уменьшаться в 0,7 раза каждые два года. Технология 32 нм позволяет создавать транзисторы с самым маленьким шагом затвора в отрасли.

В 32-нм процессе используются те же самые основные технологические операции по осаждению металла на затворе, что и в 45-нм технологии, поэтому можно применять наработки, хорошо зарекомендовавшие себя в существующем весьма успешном производстве. Эти усовершенствования являются важнейшим условием для уменьшения размеров интегральных схем и повышения быстродействия транзисторов. Производственная технология 32 нм с транзисторами с диэлектриками high-k и металлическими затворами второго поколения позволяет разработчикам одновременно оптимизировать размеры и производительность кристаллов.

Благодаря уменьшению толщины оксидного слоя и длины затвора скорость срабатывания транзисторов выросла более чем на 22%. Эти транзисторы рассчитаны на максимальный управляющий ток и имеют самый миниатюрный затвор в отрасли. Величину тока утечки также можно оптимизировать. У новых транзисторов утечка снижена более чем в 5 раз по сравнению с 45-нм NMOS-транзисторами и более чем в 10 раз по сравнению с PMOS-транзисторами. Это позволяет проектировать более компактные микросхемы, обладающие улучшенным соотношением «цена/производительность». В 32-?нм процессе также используется технология напряженного кремния четвертого поколения, позволяющая повысить быстродействие транзисторов, — у корпорации Intel было время и возможности для внедрения существенных усовершенствований.

Опытный образец 32-нм микросхемы памяти SRAM впервые был продемонстрирован в сентябре 2007 года и стал не только доказательством жизнеспособности этого производственного процесса, но и очередным подтверждением справедливости закона Мура. Перейдя на 32-нм технологию, корпорация Intel получила возможность уменьшить размер ячейки с 0,356 мкм2 (45-нм процесс) до 0,171 мкм2 (32-нм процесс).

Если вспомнить предыдущие реализации производственных технологий, то станет понятно, что Intel продолжает свой курс по уменьшению размеров транзисторов на 50% каждые два года. При этом удваивается плотность транзисторов на кристалле. Исключительная сложность и крошечные размеры опытного образца микросхемы также свидетельствуют об устойчивости производственной технологии. Экспериментальная микросхема достаточно сложна (более 1,9 млрд транзисторов), имеет большую емкость (291 Мбит) и высокое быстродействие (работает на частоте 4 ГГц). Она является отличным испытательным стендом для отладки технологии (увеличения выхода годных изделий, повышения производительности и надежности) в процессе подготовки к выпуску 32-нм процессоров.

При освоении 45-нм технологии Intel удалось быстро добиться снижения числа дефектов. Этот результат был достигнут несмотря на то, что внедрялись сложнейшие производственные процессы и новая технология. Теперь 45-нм процесс P1266 считается самым надежным.

Динамика роста процента выхода годных изделий, выпускаемых по 32-нм технологии, точно соответствует показателям, достигнутым при успешном внедрении 45-нм процесса, или даже превышает их. Темпы снижения плотности дефектов в настоящее время повторяют картину, наблюдавшуюся два года назад при освоении 45-нм технологии, и Intel очень надеется, что к IV кварталу 2009 года, когда начнется выпуск процессоров, частота появления дефектов уменьшится и повысится выход готовой продукции. В течение следующих двух лет Intel подготовит четыре завода к переходу на выпуск процессоров по 32-нм технологии. Фабрика D1D (Орегон) уже функционирует, фабрика D1C (Орегон) к IV кварталу текущего года будет удовлетворять требованиям к производству 32-нм продукции. В 2010 году Intel модернизирует еще два предприятия: Fab 32 (Аризона) и Fab 11X (Нью-Мексико).

Со временем, после внедрения 32-нм производственного процесса, начнется выпуск процессоров Intel на базе микроархитектуры под кодовым наименованием Westmere для сегментов мобильных, настольных систем и серверов. В соответствии с планами выпуска продукции следом за 45-нм четырехъядерными процессорами Intel Core i7 и Intel Core i7 Extreme, поддерживающими восемь потоков инструкций, появятся их 32-нм версии под кодовым наименованием Gulftown, предназначенные для профессиональных настольных вычислительных систем. Для сегментов высокопроизводительных и массовых настольных ПК к 45-нм процессорам под кодовым наименованием Lynnfield (4 ядра/8 вычислительных потоков) добавятся 32-нм процессоры под кодовым наименованием Clarkdale (2 ядра/4 потока), а также процессоры Clarkdale со встроенной графической системой.

В сегменте мобильных вычислений останутся 45-нм процессоры под кодовым наименованием Clarksfield (4 ядра/8 потоков), а в сегментах высокопроизводительных и массовых систем произойдет переход на 32-нм процессоры под кодовым наименованием Arrandale (2 ядра/4 потока), начало выпуска которых намечено на IV квартал текущего года.

В сегменте серверов начального уровня процессоры Clarkdale будут использоваться сразу после начала их выпуска для настольных систем.

Сегмент «эффективной производительности» (процессоры Intel Xeon серии 5000) в будущем будет переведен с 45-нм процессоров Nehalem-EP на 32-нм процессоры на базе Westmere. Сегмент «расширяемых систем» (процессоры Intel Xeon серии 7000) в будущем также будет переведен с 45-нм процессоров Nehalem-EX на 32-нм процессоры на базе Westmere.

32-нм процессоры для клиентских систем будут отличаться не только более высокой производительностью и меньшими размерами кристалла. Массовые клиентские платформы претерпят значительные изменения с появлением новых процессоров Clarkdale и Arrandale.

ПК массовой категории строятся на базе решения из трех микросхем: процессора и северного моста, включающего интегрированную графику, контроллер памяти, устройство индикации и устройство управления (Manageability Engine) на базе технологии Intel vPro, а также южного моста (ICH), который главным образом отвечает за управление функциями ввода-вывода.

В клиентских системах на базе Westmere интегрированная графическая подсистема и контроллер памяти будут размещаться в корпусе процессора в многокристальном модуле. Графический адаптер и контроллер памяти будут реализованы на 45-нм кристалле, смонтированном в общем корпусе с 32-нм кристаллом процессора. В будущем появится вторая микросхема, которая будет включать устройство управления на базе Intel vPro, контроллер ввода-вывода и устройство индикации. Эта новая микросхема для будущих 45- и 32-нм процессоров будет называться набором микросхем Intel серии 5.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 3'2009