СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2015 2003 2004 Проецируемый Intel 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 «Напряжённый» кремний (кремниево-германиевая структура) «Напряжённый» кремний (кремниево-германиевая структура) Металлический затвор с диэлектриком High-K Металлический затвор с диэлектриком High-K Другие опубликованные технологические дорожные карты Трёхзатворный Трёхзатворный 90 нм 3 года 3,5 года 4 года 65 нм 45/40 нм 32/28 нм 22/20 нм 14 нм ларов. В результате извлечь выгоду из транзисторов с 3D-технологией спо- собна только группа компаний. Intel Corporation – единственная компания, которая уже осуществила проектирова- ние по 22-нм техпроцессу и может пре- доставить готовые данные для массово- го производства транзисторов с техно- логией Tri-Gate. Так в первом квартале 2013 года компанией было выпущено 100 млн единиц продукции, основан- ных на технологии Tri-Gate. Был выявлен ряд проблем и некото- рых особенностей затворов 3D-струк- туры, что повлекло за собой подгонку производства и самой структуры транзи- сторов под имеющиеся технологии. Речь идёт о моделировании новых паразит- ных ёмкостей, чего не делалось в тради- ционных планарных структурах, а так- же о пересмотре планировки и исполь- зовании методов двойной литографии на имеющемся оборудовании для фор- мирования более частых рёбер. Автоматизация процесса проектиро- вания электроники (EDA) также явля- ется важным фактором, влияющим на удобство использования разработ- чиком FinFET и Tri-Gate технологий. В 2013 году обучением проектирова- нию полупроводниковых продуктов будущего с учётом влияния правил при- менения Tri-Gate занимались в основ- ном две компании – Cadence и Synopsys. В ЛИЯНИЕ НА FPGA И НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДРУГИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ Главное преимущество технологии Tri-Gate для электронных устройств, основанных на FPGA, подтверждает закон Мура и заключается в устой- чивом развитии улучшений в плане плотности, эффективности, энерго- потреблении и стоимости транзисто- ра. Это касается индустрии бытовой электроники, развития компьютер- ного оборудования, усложнения ПО, устройства хранения памяти, разра- ботки и креативности мобильных устройств, а также автоматизации и производительности управленче- ских работ. Благодаря этой технологии значи- тельно улучшился контроль над рас- сеиванием мощности в полупроводни- ках как в статическом, так и в активном состоянии. Благодаря этому програм- мируемая логика, подкреплённая 14-нм техпроцессом, способна кон- курировать с ASIC (специализирован- ными интегральными микросхемами) и ASSP (специализированными стан- дартными продуктами – разновидно- стью специализированных интеграль- ных схем). Она даёт значительные преимущества при программирова- нии, влияет на производительность, добавляет универсальности, позво- ляет использовать Open Computing Language (OpenCL™ – открытый язык вычислений) проектирования про- граммного обеспечения и интеграцию DSP (технологии управления и опти- мизации), трансиверы и конфигури- руемые I/Os. В своём отчёте перед инвесторами компания Intel Corporation предоста- вила данные обо всех тех преимуще- ствах, которые были выявлены в про- цессе внедрения технологии Tri-Gate в микропроцессорные устройства компании. Это сокращение потребля- емой транзистором мощности более чем на 50% при переходе от планар- ной структуры по 32-нм техпроцессу к Tri-Gate структуре по 22-нм техпро- цессу [3], улучшенная кривая плотно- сти распределения ошибок [3] и сни- жение степени подверженности SEU в 4–10 раз [4]. М ЕСТО КОМПАНИИ I NTEL В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ На нескольких общественных фо- румах, включая Intel Developer’s Fo- rums, и на конференциях инвесто- ров Intel определила те области, в которых компания будет сохра- нять лидерство. На рисунке 3 пока- заны расчёты компании Intel, опре- деляющие количество лет, в течение которых она будет оставаться лиде- ром в своей отрасли благодаря сво- евременному внедрению технологии «напряжённого кремния» и техноло- гии металлического затвора High-K в серийное производство. Учитывая производственное развёртывание технологии Tri-Gate по 22-нм тех- процессу в 2011 году, Intel оценива- ет свой отрыв от конкурентов сроком в четыре года. «В первом квартале 2013 года мы уже отгрузили 100 млн 22-милли- микронных (Tri-Gate) процессоров, используя нашу революционную транзисторную 3D-технологию, в то время как другие всё ещё работают над созданием своих первых бло- ков», – сказал в ходе телеконферен- ции, проходившей 16 апреля 2013 го- да и посвящённой финансовой дея- тельности компании, генеральный директор Intel Пол Отеллини (Paul Otellini). Другое ключевое преимущество, которое поможет Intel внедрить тех- нологии по 14-нм техпроцессу, – это их знаменитая стратегия «Tick-Tock». Цикл «Tick» подразумевает внесение изменений в микроархитектуру CPU- продуктов. Далее следует цикл «Tock» – уменьшение геометрии полупровод- ника. Intel намерена продолжить сжа- тие геометрии транзисторов с 22 нм до 14 нм. Что касается аналогичных технологических процессов на полу- проводниках у других изготовителей, то пока неизвестно, предусматрива- ют ли их дорожные карты дальней- шее сжатие. Рис. 3. Лидерство Intel в транзисторных технологиях