Что такое литография процессора

Обновлено: 23.11.2024

бизнес27

Уважаемый

Итак, Intel использует 22-нм техпроцесс в haswell и ivy bridge,
Но Sandy Bridge использует 32-нанометровый техпроцесс,
А процессоры AMD используют техпроцесс от 32 до 28 нм,
Но эти процессоры слабее, чем Intel.

Влияет ли литография на производительность или Intel просто хорошо разбирается в процессорах

Майк1996

Уважаемый

Нм или нанометр относятся к размеру транзисторов.
Чем меньше, тем лучше меньше тепла и меньше энергии,
и если вы хотите узнать больше о том, как это влияет на производительность в реальной жизни и погоду или нет, мы увидим меньшие детали в будущем, вам следует прочитать о законе нравов.

Минусы29

Великолепно

это помогает в некоторых областях (например, энергопотребление, нагрев, я думаю)
но архитектура совершенно другая и, насколько я знаю, не связана с этим

Новуаке

Чемпион

Производственный узел (22 нм) — не единственная причина, по которой процессоры Intel на данный момент лучше.

dish_moose

Великолепно

бизнес27

Уважаемый

Производственный узел (22 нм) — не единственная причина, по которой процессоры Intel на данный момент лучше.

Что делает Intel лучше

dish_moose

Великолепно

Intel , IMO, лучше, потому что они выполняют инструкции более эффективно — они делают больше за меньшее количество тактов. Кроме того, они значительно более энергоэффективны при выполнении той же или большей работы.
-Брюс

Минусы29

Великолепно

У них разная архитектура, и на протяжении нескольких лет Intel, как правило, лучше. по крайней мере, для более высокого уровня

Майк1996

Уважаемый

Нм или нанометр относятся к размеру транзисторов.
Чем меньше, тем лучше меньше тепла и меньше энергии,
и если вы хотите узнать больше о том, как это влияет на производительность в реальной жизни и погоду или нет, мы увидим меньшие детали в будущем, вам следует прочитать о законе нравов.

ПОПУЛЯРНЫЕ ТРЕКИ

  • Инициировано BADAZZMEDIC.
  • Вчера в 22:36
  • Ответов: 23
  • Инициатор chrisbek
  • Сегодня в 1:38
  • Ответов: 10
  • Инициатор: mikaki
  • Сегодня в 2:59
  • Ответов: 1
  • Инициатор alesito1119
  • Вчера в 23:55
  • Ответов: 4
  • Инициатор ianalberto
  • Вчера в 23:07
  • Ответов: 5
  • Инициировано raeanthony.
  • Вчера в 15:57
  • Ответов: 20
  • Инициатор Nicholas_55
  • Сегодня в 2:49
  • Ответов: 0

Последние сообщения

Модераторы онлайн

Поделиться этой страницей

Tom's Hardware является частью Future plc, международной медиа-группы и ведущего цифрового издателя. Посетите наш корпоративный сайт.
© Future Publishing Limited Quay House, Амбери, Бат BA1 1UA.
Все права защищены. Регистрационный номер компании в Англии и Уэльсе 2008885.


Tom's Hardware является частью Future plc, международной медиа-группы и ведущего цифрового издателя. Посетите наш корпоративный сайт.
© Future Publishing Limited Quay House, Амбери, Бат BA1 1UA. Все права защищены. Регистрационный номер компании в Англии и Уэльсе 2008885.

Итак, вы слышали о новых 10-нм процессорах Intel или, возможно, о 7-нм процессорах Apple A12X Bionic, знаете о частоте в гигагерцах и количестве ядер, но понятия не имеете, что означают эти «нм» числа… Нет. беспокоит, давайте объясним.

Что означает «nm»?

ЦП, который мы с вами используем в повседневной жизни, будь то мобильный телефон, умная колонка или ноутбук, состоит из транзисторов. Миллиарды крошечных транзисторов, которые в основном представляют собой электрические вентили, которые включаются и выключаются для выполнения различных вычислений. «Нм» в этих числах, о которых мы говорим, означает нанометры — крошечную единицу длины, и этот параметр «нм» обозначает размер этих маленьких транзисторов, из которых состоит ЦП, и расстояние между этими транзисторами. Этот параметр также известен как «процесс», «технология процесса» или «литография ЦП», а процесс изготовления этих ЦП известен как «Изготовление».

Для справки: 10-нм процессоры Intel, дебютировавшие в прошлом году, построены с использованием 10-нм транзисторов, а Apple A12X Bionic и новые процессоры AMD — с использованием 7-нм транзисторов.

История литографии, настоящее и будущее

В 2000-х годах в процессорах для настольных ПК использовался 42-нанометровый техпроцесс, что кажется слишком большим по сравнению с сегодняшними техпроцессами. Затем появились 28-нм технологические узлы, а затем 22-нм процессы. В 2000-х размер транзистора уменьшался вдвое почти каждые 2 года. Это сокращение почти прекратилось с 2013 года для настольных процессоров.Затем, в 2018 году, Intel анонсировала свои 10-нм чипы Sunny Cove, а AMD вскоре анонсировала свои 7-нм процессоры меньшего размера (на основе 7-нм техпроцесса TSMC).

То же самое относится и к более мелким процессам. Мобильные процессоры сократились до 7 нм (Apple A12X Bionic) с 14 нм за последнее десятилетие. По состоянию на январь 2020 года производитель мобильных процессоров Qualcomm уже использует 7-нм процесс для большинства своих новых процессоров, и Apple, как говорят, будет поставлять телефоны с 7-нм процессорами как минимум в течение нескольких лет. Honor также перешла на 7-нм техпроцесс со своим процессором Kirin 980. Samsung также анонсировала свой процессор Exynos 9825 в 2019 году, который стал первым мобильным процессором, построенным на 7-нм техпроцессе с использованием EUV (экстремальная ультрафиолетовая литография). Точно так же MediaTek также анонсировала 7-нм процессор в 2019 году.

Обновление: 13 октября 2020 года Apple поставила процессор A14 Bionic с 5-нм техпроцессом для новой серии iPhone 12. Это делает A14 Bionic первым 5-нм процессором на готовом к производству мобильному телефону. Вторым будет Kirin 9000 SoC, который дебютировал в Huawei Mate 40 Pro 22 октября 2020 года. Третьим, использующим 5-нм техпроцесс, является мобильная SoC Snapdragon 888 от Qualcomm, которая была представлена ​​3 декабря 2020 года.

7 нм в настоящее время является рыночным трендом и нормой, которой будут следовать КПК, по крайней мере, через пару лет, но TSMC и Samsung уже работают над 6-нм, 5-нм и даже 4-нм техпроцессами.

Почему важны небольшие процессы?

Причина, по которой всем нужны транзисторы меньшего размера, заключается в том, что они лучше. Во-первых, транзисторы меньшего размера будут занимать меньше места физически, а это значит, что вы сможете установить больше транзисторов, что, в свою очередь, означает более мощную обработку. Во-вторых, транзисторы меньшего размера будут потреблять меньше энергии, а значит, меньшее энергопотребление. И, в-третьих, из-за меньшего энергопотребления меньше тепловыделение, а значит, процессоры медленнее.

Мобильные чипы увидят самые большие улучшения благодаря этим небольшим процессам. Не только с точки зрения производительности, но и с точки зрения энергоэффективности. На бумаге 7-нм чип может обеспечить на 25% большую производительность, чем 14-нм, при вдвое меньшем энергопотреблении. Мы уже видели, как Apple A12X разгромил многие настольные процессоры в тестах, несмотря на пассивное охлаждение.

Однако это не так просто, как кажется — процесс сокращения этих процессов. Для изготовления транзисторов меньшего размера требуются очень точные инструменты и машины, поэтому процессоры, созданные на основе меньших процессов, будут дороже, чем старые, более крупные.

Поскольку мы видим, что бренды стремятся к 4-нанометровому техпроцессу, цены должны нормализоваться. Samsung очень уверена в своей дорожной карте EUV и стремится стать первой, кто объявит о 4-нанометровом техпроцессе.

Но что после 4 нм? 2 нм? Или что после 1нм? Что ж, всем нам предстоит стать свидетелями того, насколько технологии «сокращаются», и со временем мы это увидим. На данный момент я могу ожидать, что эта статья помогла вам узнать что-то новое. Пока не появится другой пост или видео (и пока процессы не сократятся за пределы 1 нм), мир.

Когда вы пойдете на рынок, чтобы купить ноутбук или телефон, продавцы объяснят вам различные функции этих электронных устройств. Возможно, вы слышали, что у него размер процессора 7 нм или размер процессора 10 нм от них. Это отличный процессор; он потребляет меньше энергии, батарея держится дольше, а процессор быстрее того и этого. Затем в голове проносятся какие-то мысли, например, Уфф, что за хак "нм". Эта статья поможет вам понять, что такое nm в процессоре.

Что такое nm в процессоре?

нм означает нанометры. нм — это единица измерения длины в метрической системе, такая же, как метры, сантиметры, с и т. д. Она используется для выражения размеров в атомном масштабе. С технической точки зрения это называется «узел процесса» и «узел технологии». Если вы не можете сравнить или получить значение, вам будет понятно следующее сравнение показателей.

Итак,
1 нм = 0,00000001 см = одна миллиардная часть метра.

Поэтому 1 нанометр — это очень-очень мало, и мы не можем измерить его в повседневной жизни. Он используется в компании, которая использует нанометровую технологию для измерения более мелких элементов, например, для измерения расстояния между соседними транзисторами в конструкции процессора, размера транзисторов, используемых в наших телефонах, ноутбуках, планшетах и ​​т. д.

Многие компании-производители чипсетов, такие как TSMC, Samsung, Intel и т. д., используют нанометры в качестве единиц измерения в производственных процессах. Он сообщает, как упакованы транзисторы внутри процессора.

Количество транзисторов, используемых в электронных устройствах, зависит от их использования.

Почему малый размер процессора лучше?

ЦП состоят из миллиардов транзисторов и размещены на одном чипе. Чем меньше расстояние между транзисторами в процессоре (в нм), тем больше транзисторов может поместиться на заданном пространстве.В результате расстояние, которое проходят электроны для совершения полезной работы, уменьшается. В конечном итоге это приводит к более высокой вычислительной мощности, меньшему энергопотреблению и тепловыделению, меньшему выделению тепла вокруг платы, меньшему размеру кристалла, что в конечном итоге снижает затраты и увеличивает плотность транзисторов того же размера, что приводит к большему количеству ядер на чип. Intel в настоящее время использует 10-нм или 14-нм технологию, а TSMC использует 7-нм технологию. Это литография процессора.

Обычно говоря, 7-нм процессор TSMC не имеет более компактных размеров. транзистора в заданном пространстве, поэтому они рассеивают меньше тепла, потребляют меньше энергии, имеют более высокую вычислительную мощность, чем 14-нм процессоры TSMC. Это только один из факторов, определяющих лучшие телефоны и ноутбуки. Есть и другие факторы, такие как объем ОЗУ, графического устройства, жесткого диска и т. д.

Существуют различные преимущества использования процессора для литографии с меньшим числом нм, некоторые из них объясняются точечно:

1 Более быстрый транзистор: расстояние между истоком и стоком транзистора будет меньше в
нм процессоре, а расстояние между транзисторами уменьшается, поэтому электричеству или, можно сказать, электрону приходится преодолевать меньшее расстояние для выполнения задачи.

2 транзистора с меньшей мощностью: в процессорах с меньшим числом нм транзисторы могут переключать состояние (вкл./выкл.) с меньшим энергопотреблением. Процесс с более низким нм будет более электрически эффективным. В нижнем процессоре

3 Более высокая плотность транзисторов: Имея меньшие размеры транзисторов и расстояния между транзисторами, вы можете разместить больше транзисторов на заданной площади. Возьмем двухпроцессорный процессор с одинаковым размером кристалла, и, скажем, один из них использует производственный процесс с меньшими затратами, чем другой, тогда как процессор с меньшим производственным процессом поместит в него больше транзисторов.

4 Меньшее рассеивание тепла

Закон о размере процессора | Закон Мура

Закон Мура — это просто наблюдение или предсказуемый анализ, сделанный Гордоном Муром в 1965 году, согласно которому количество транзисторов, используемых в кремниевой микросхеме, удваивается каждые два года. Таким образом, мы можем ожидать, что возможности и скорость наших электронных устройств будут увеличиваться каждые пару лет.

Согласно другому правилу закона Мура, развитие микропроцессора происходит экспоненциально. Это кажется почти следующим, как показано ниже. источник: википедия

Сегодня смартфоны, ноутбуки, игровые приставки или любые другие электронные устройства были бы невозможны, если бы этого развития не произошло.

Теперь давайте поговорим о 14 нм, 10 нм, 7 нм и других технологиях.

Эти нм являются нанометровыми значениями, и обратите внимание, что не существует универсального стандарта для расчета нанометрового значения. Разные производители процессоров считают его по-разному. Таким образом, 10-нм техпроцесс TSMC не эквивалентен 10-нм техпроцессу Intel и 10-нм Samsung.

Поскольку они различаются от компании к компании, в наши дни нм в процессоре просто становятся маркетинговым номером.

Обратите внимание, что мы сравниваем эти нм технологии на базе одной компании-производителя процессоров, скажем, Intel

Размер 14-нм процессора

  • Intel использует 14-нм процессор в августе 2014 г.
  • 14-нм процессор быстрее, чем 22-нм процессор Intel.
  • 14-нм процессор более энергоэффективен, чем 22-нм процессор Intel.
  • 14-нм процессор выделяет меньше тепла, чем 22-нм процессор Intel.
  • 14-нм процессор имеет большую плотность, чем 22-нм процессор Intel.
  • Расчетная плотность транзисторов 14-нанометрового техпроцесса Intel составляет 44,67 МТр/мм², в то время как у 22-нм процессора раньше было 16,5 МТр/мм².
  • 14-нанометровый процессор Intel популярен на рынке и доступен в процессорах Intel 5-9-го поколения для мобильных и настольных ПК.

Размер процессора 10 нм

  • В 2018 году Intel использует 10-нанометровый процессор.
  • 10 нм в процессоре быстрее, чем 14 нм.
  • 10-нм процессор Intel более энергоэффективен, чем Intel14-нм процессор.
  • 10-нм процессор Intel имеет большую плотность, чем 14-нм процессор Intel.
  • Плотность процессоров Intel, изготовленных по 10-нанометровому техпроцессу, составляет около 100 МТр/мм² (Cannon Lake)
  • Технология Intel 10 нм используется в массовом производстве.
  • 10-нанометровый процессор Intel используется в Core i3-8121U и мобильных чипах Ice Lake
  • Intel, Samsung и TSMC являются ведущими компаниями, производящими 10-нанометровые процессоры.

Размер процессора 7 нм

  • Массовое производство 7-нанометровых процессоров начнется в 2018 году на заводах TSMC.
  • 7-нм процессор AMD более энергоэффективен и имеет большую плотность, чем 10-нм процессор AMD.
  • 7-нм процессор AMD используется в процессорах AMD Ryzen 7 3800X, AMD Ryzen 7 4700G, AMD Ryzen 7 PRO 5750G, AMD Ryzen 7 5750G
    AMD Ryzen 7 5800G (во втором квартале 2021 г.).
  • Двумя основными брендами, производящими 7-нанометровые процессоры, в настоящее время являются TSMC и Samsung.

Размер процессора 5 нм

  • Intel планирует разработать 5-нанометровый процессор.
  • TSMC и Samsung разрабатывают 5-нанометровый техпроцесс в 2020 году.
  • Все они используют литографический процесс EUV (экстремальная ультрафиолетовая литография).
  • TSMC, Intel, Samsung, 7-нм техпроцесс. Тип пластины: Массовая.
  • TSMC, Intel, Samsung, размер 7-нанометровой пластины: 300 нм.

Размер процессора 3 нм

Литографический процесс 3 нанометров (3 нм) – это полупроводниковый процесс для производства узлов после узла 5 нм. Его коммерческое массовое производство начнется примерно в 2023 году.

Техпроцесс 2 нм

IBM недавно объявила о первом в мире 2-нанометровом техпроцессе. По их словам, они обеспечивают на 45 % более высокую производительность и на 75 % меньшее энергопотребление по сравнению с современным 7 нм техпроцессом.

Вывод:

Нынешний нм процесс использует электроны через кремниевые пути в транзисторе для передачи информации. Следующей эволюцией чипа может стать фотоника, в которой внутри электронов, путешествующих по кремниевым путям, крошечный пакет света (фотонов) будет двигаться и увеличивать скорость с меньшим энергопотреблением. Ученые работают над этим. Надеюсь, это будущее.

Ответ: В настоящее время ведется множество исследований и разработок. Команда из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли создала функциональный транзисторный затвор длиной 1 нанометр, который, по утверждению лаборатории, является самым маленьким рабочим транзистором из когда-либо созданных. Они утверждают, что, переключившись с кремния на MoS2, мы можем создать транзистор с затвором размером всего 1 нанометр и использовать его в качестве переключателя. (источник).

В настоящее время нет 1-нанометрового процессора. Создание 1-нм процесса для исследований и разработок возможно, но создание полнофункционального процессора невозможно. Создание процесса с очень малым размером нм потребует решения таких проблем, как квантовые эффекты, с которыми чрезвычайно трудно справиться.

Ответ: Все возможное нежизнеспособно. 1-нм процессоры могут быть дороже, чем 7-нм и 10-нм процессоры. Кроме того, допустимость незначительных дефектов для 1-нм процессоров может быть ниже, чем для 7-нм и 10-нм процессоров. Кроме того, могут потребоваться обширные исследования и разработки для снижения затрат и снижения допустимых отклонений.

Ответ: создание транзистора меньшего размера потребует гораздо более дорогих заводских затрат, затрат на НИОКР и т. д.

Ответ: Мы не можем опуститься ниже 1 нм, потому что тогда вам придется придумывать, как сделать транзистор из половины атома, чего мир до сих пор не может сделать.

сообщить об этом объявлении

В современную эпоху мы не можем представить вычисления без процессора, также называемого ЦП (центральный процессор на английском языке). Мы используем их в компьютерах, смартфонах и даже на телевидении, но задумывались ли вы когда-нибудь, как устроен процессор? В этой статье мы расскажем вам об этом очень подробно, чтобы вы могли понять, что из себя представляет процесс от его замысла до готового продукта, которым мы все пользуемся.

В представлении большинства пользователей процессор представляет собой простую аппаратную часть, которая размещается на материнской плате и выделяет много тепла. Однако процессор состоит из тысяч сложных элементов, что и позволяет ему выполнять математические операции, необходимые для того, чтобы все работало, так как в конце концов все, что делает компьютер, обязательно должно проходить через процессор, в том числе то, что обрабатывается графическим процессором, вот почему это так важно.

Как делают ЦП

Хотя то, как работают процессоры, может показаться волшебством, это результат многолетних умных разработок. Поскольку транзисторы, элементы, из которых состоит большинство процессоров, уменьшены до микроскопических размеров, способ изготовления процессоров становится все более сложным.

Фотолитография — это то, что оживляет процессоры

Мы привыкли видеть пластины, заполненные десятками микросхем, которые затем используются в процессорах, но для этого нужно пройти ряд шагов, начиная с фотолитографии.

Транзисторы теперь настолько малы, что производители не могут производить их обычными методами. Хотя прецизионные токарные станки и даже 3D-принтеры могут создавать невероятно сложные изделия, они обычно достигают микрометрического уровня точности (это примерно тридцать тысячных дюйма), но они все еще не подходят для наномасштабов, в которых они производятся. чипсы сегодня.

Фотолитография решает эту проблему, устраняя необходимость перемещать сложное оборудование с высокой точностью. Вместо этого он использует свет для гравировки изображения на кремниевом чипе, как если бы это был старый диапроектор, который можно было найти в школьных классах, но наоборот, уменьшая масштаб шаблона до желаемой точности.

Таким образом, изображение проецируется на кремниевую пластину, которая обрабатывается с чрезвычайно высокой точностью на специальных станках (знаменитых машинах производства ASML) и в чрезвычайно жестких условиях, так как любая пылинка на пластине может означать, что она быть полностью испорченным. Пластина покрыта материалом, называемым фоторезистом, который реагирует на свет и вступает в реакцию с ним, оставляя гравировку ЦП, которую можно заполнить медью или другими материалами для формирования транзисторов. Затем этот процесс многократно повторяется, увеличивая размер ЦП так же, как 3D-принтер накапливает слои пластика.

Проблемы с наноразмерной фотолитографией

Не имеет значения, можете ли вы делать транзисторы все меньше и меньше, если транзисторы не могут работать, а у наноразмерных технологий много проблем с физикой из-за размера. Предполагается, что транзисторы останавливают поток электричества, когда они выключены, но они становятся настолько маленькими, что электроны иногда могут проходить через них. Это называется квантовым туннелированием, и это огромная проблема для кремниевых инженеров.

Дефекты — это еще одна проблема; даже фотолитография имеет предел своей точности, она чем-то аналогична размытому изображению от проектора, который не дает такого четкого изображения при увеличении или уменьшении. Кремниевые заводы в настоящее время пытаются смягчить этот эффект, используя технологию EUV (экстремального ультрафиолетового света) с длиной волны, намного большей, чем может воспринимать человек, используя лазеры в вакуумной камере. Однако эта проблема не исчезнет, ​​поскольку размер продолжает уменьшаться.

Иногда дефекты можно устранить с помощью процесса, называемого биннингом: если дефект затрагивает ядро ​​ЦП, это ядро ​​​​отключается, а чип продается как более дешевый компонент. На самом деле, большинство линеек ЦП производятся с использованием одной и той же модели, но у них отключены ядра, потому что они вышли из строя, и поэтому продаются по более низкой цене как продукт более низкого уровня.

Если дефект затрагивает, например, кэш-память или другой важный компонент, микросхему, скорее всего, придется утилизировать, что приведет к снижению производительности и, следовательно, к повышению цен. Текущие технологические узлы, такие как 7 и даже 10 нанометров, имеют более высокую пропускную способность, чем 5-нм узлы, и поэтому верно обратное, их цена ниже.

Упаковка, необходимая в процессе производства ЦП

Следуя процессу производства ЦП, когда у нас есть готовые чипы, их необходимо упаковать для использования потребителем, и это гораздо больше, чем просто положить их в коробку с пенополистиролом. Когда ЦП закончен, он по-прежнему бесполезен, если его нельзя подключить к остальной системе, поэтому процесс «упаковки» или «упаковки» относится к методу, при котором тонкая кремниевая матрица (кристалл) прикрепляется к печатная плата, которую большинство людей считают процессором.

Этот процесс требует большой точности, но явно не такой, как предыдущие шаги. Матрица ЦП смонтирована на кремниевой плате, а электрические соединения проходят через все контакты, которые соприкасаются с гнездом материнской платы. Современные ЦП могут иметь тысячи контактов, например процессоры AMD Threadripper, у которых их 4096.

Поскольку процессор выделяет много тепла, а также должен защищать свою целостность с другой стороны, сверху монтируется встроенный распределитель тепла или английский IHS. Это контактирует с матрицей и отводит тепло от матрицы, которую мы затем охлаждаем с помощью процессорного кулера. Некоторым энтузиастам термопаста, используемая для этого соединения, не подходит, что заставляет некоторых решить приклеить процессор к процессору.

После того, как все собрано, теперь его можно упаковать в настоящие коробки, готовые поставить на полки магазинов и установить на наши компьютеры. Теперь, когда вы знаете, как изготавливается ЦП и какова сложность его изготовления, удивительно, что большинство современных ЦП стоят всего несколько сотен долларов, верно?

сообщить об этом объявлении

Читайте также: