Il titolo principale del Core 2 Extreme QX9650 è che è il primo processore desktop Intel a utilizzare un processo di produzione a 45 nm. La precedente generazione di CPU desktop dell'azienda è stata prodotta utilizzando un processo a 65 nm. Ma perché questo cambiamento è così importante e cosa significa per il business dei processori?

La morte si restringe un altro giorno

I progressi della produzione CMOS tracciano la storia delle CPU tanto quanto i progetti dei processori stessi. Ogni restringimento delle dimensioni dei transistor microscopici, che costituiscono la CPU, significa che più possono essere installati nello stesso spazio, con una serie di implicazioni.

Al livello più elementare, non potevi nemmeno realizzare i design dei processori di oggi con le tecnologie di processo di pochi anni fa: sarebbero stati inesplicabili. I 386 avevano appena 275.000 transistor. Intel Core 2 Extreme QX9650 ha circa 800 milioni - quasi 3000 volte di più. Usando il 386 1µm processo di produzione, il QX9650 sarebbe circa un piede quadrato!

I requisiti di alimentazione sono un altro problema. I transistor più piccoli consumano meno watt per il ciclo, il che significa che puoi praticamente averne di più rispetto a una più ampia tecnologia di processo.

Se avessi inventato abbastanza transistor per un QX9650 con 386s, avrebbero consumato circa 3000W - tuttavia un intero PC Core 2 Extreme QX9650, inclusi altri componenti, richiede solo poco più di 200 W a pieno carico.

Perché più piccolo è meglio

Il minor consumo energetico ha un altro effetto collaterale a portata di mano. Se i tuoi transistor assorbono meno watt, non diventeranno così caldi. In questo modo è possibile eseguirli a una frequenza più elevata senza bruciarli o sovraccaricare i circuiti di alimentazione della scheda madre da cui attingono.

Ci sono altri fattori da considerare, ma ogni nuova tecnologia di processo significa quasi sempre un massimale più alto sulle frequenze di clock.

L'ultimo, ma non il minimo vantaggio dei transistor più piccoli, arriva quando si mantiene lo stesso design di base della CPU. In questo caso, il processore stesso diventa più piccolo, noto come "die shrink". Dal momento che il sistema di fabbricazione utilizza un wafer di semiconduttori di dimensioni standard - attualmente 300 mm è il più grande - è possibile inserire più su ciascuno.

Il costo di produzione del wafer è lo stesso, quindi ogni processore diventa più economico da realizzare. Ad esempio, un processore a 45 nm occupa metà dell'area di un 65 nm con lo stesso design. Quindi passare a 45 nm dimezza i costi di produzione, anche se devi anche tenere conto del prezzo di sviluppo del nuovo processo e della costruzione della fabbrica in grado di eseguirlo. Questo può essere davvero molto costoso.

Il vantaggio di 45nm

Quindi sembrerebbe più piccolo è sempre meglio per i semiconduttori, facendoti chiedere perché tali miniaturizzazioni non si verificano più rapidamente. Tuttavia, ci sono sempre difficoltà che devono essere superate per consentire ogni riduzione delle dimensioni dei transistor. Questi includono la capacità parassita, dove parti del circuito integrato in miniatura mantengono la carica quando non dovrebbero, perdita di corrente e latchup.

Questi ultimi due sono stati un problema particolare con le recenti riduzioni di processo, poiché gli spazi tra i piccoli fili sono così piccoli che diventa sempre più difficile impedire la corrente che scorre dove non è destinato a.

AMD e IBM hanno utilizzato la tecnologia Silicon on Insulator (SOI) per combattere questo fenomeno e abilitare le loro mosse fino a 65 nm.

La sfida dei 45nm

Con il passaggio di Intel da 65 nm a 45 nm, tuttavia, l'azienda continua a utilizzare la vecchia tecnologia CMOS bulk, ma con l'aggiunta di dielettrici High-K e tecnologie gate metal.

Tradizionalmente, il diossido di silicio è stato utilizzato come dielettrico nei transistor minuscoli, ma è soggetto a perdite sulle scale di produzione ora utilizzate. Materiali alternativi con una costante dielettrica elevata (High-K) impediscono questo.

Al contrario, i cancelli metallici prendono le parti del processore destinate a essere conduttive nella direzione opposta. Precedentemente, il silicio policristallino meno conduttivo è stato utilizzato per i circuiti, perché facilita la produzione. Il metallo, al contrario, ha quasi zero resistenza elettrica.

Queste due tecnologie hanno consentito a Intel di assumere l'attuale vantaggio nella tecnologia di processo. Ciò gli conferisce un vantaggio competitivo in termini di consumo energetico, velocità di clock del processore e economia di produzione. Non si tratta solo di quanto bene si progetta la propria architettura di chip nel business dei processori.