Десять революционных полупроводниковых технологий
Корпорация IBM представила революционную технологию Airgap – очередное крупное достижение в области проектирования полупроводниковых кристаллов. Новая технология создана в научно-исследовательских лабораториях IBM, деятельность которых за последние десять лет кардинально изменила ситуацию в ИТ-отрасли благодаря новым материалам и проектировочным принципам, позволяющим создавать более мощные полупроводниковые чипы с уменьшенными размерами и пониженным потреблением энергии.
Еще в 1997 г. корпорация IBM, первая в отрасли, внедрила медные проводники вместо алюминиевых, что позволило сразу же снизить электрическое сопротивление на 35% и повысить производительность чипов на 15%. В дальнейшем, ученые IBM продолжили свою работу по повышению производительности в соответствии с законом Мура. Среди многочисленных инноваций, созданных в лабораториях IBM за истекшее десятилетие, выделяются следующие десять революционных достижений.
Медные проводники (сентябрь 1997 г.) – многие специалисты по целому ряду причин технического характера считали невозможной замену алюминиевых проводников в полупроводниковых кристаллах медными соединениями. Ученые IBM успешно преодолели все трудности и быстро внедрили медные проводники в производственные процессы, что привело к немедленному росту производительности полупроводниковых чипов. Сегодня эта новаторская технология IBM является фактическим отраслевым стандартом.
Технология «кремний на диэлектрике» (август 1998 г.) – эта технология позволяет эффективно изолировать друг от друга миллионы транзисторов, применяющихся в современных чипах, в результате чего сокращается энергопотребление и повышается производительность. Отрасль работала над данной технологии на протяжении 15 лет, однако только IBM смогла сделать это реальностью.
Технология напряженного кремния (июнь 2001 г.) – эта технология создает напряжение материала внутри кристалла, в результате чего уменьшается электрическое сопротивление и ускоряется протекание электронов через транзисторы, что, в свою очередь, повышает производительность и уменьшает энергопотребление.
Двухъядерные процессоры (октябрь 2001 г.) – первый в мире двухъядерный процессор POWER4 был представлен как компонент сервера Regatta – самой мощной системы семейства System p. Должно было пройти более двух лет, вечность в мире высоких технологий, прежде чем конкуренты смогли вывести на рынок свои двухъядерные чипы.
Иммерсионная литография (декабрь 2004 г.) – IBM стала первым в мире поставщиком, применившим эту новаторскую производственную технологию, позволяющую формировать схемные элементы уменьшенного размера – для создания коммерческих процессоров.
Замороженный кремний-германиевый чип (июнь 2006 г.) – в 1990-х годах IBM первой применила кремний-германиевые полупроводники для замены дорогостоящих экзотических материалов, что позволило создавать более дешевые чипы с уменьшенными размерами и увеличенной скоростью работы.
IBM начала продавать такие чипы и производителям различных беспроводных продуктов, в том числе мобильных телефонов и маршрутизаторов. В прошлом году IBM снова отодвинула пределы возможного для кремний-германиевых технологий. В содружестве с Технологическим университетом штата Джорджия, и при поддержке НАСА, IBM продемонстрировала первый кремний-германиевый чип, который при охлаждении почти до абсолютного нуля способен функционировать на тактовой частоте 500 ГГц .
Диэлектрик с высоким значением k/металлический затвор (январь 2007 г.) – IBM объявила о решении одной из самых неприятных проблем, стоящих сегодня перед проектировщиками электронных компонентов – большие токи утечки транзисторов. На основе новых материалов специалисты IBM разрабатывают структуры типа «диэлектрик с высоким значением k/металлический затвор», которые позволят производить продукты с увеличенным бстродействием, уменьшенными размерами и повышенной эффективностью энергопотребления.
Память eDRAM (февраль 2007 г.) – благодаря переходу с памяти типа SRAM на инновационную скоростную память типа eDRAM IBM сможет более чем в три раза увеличить объем встроенной памяти процессорного чипа и существенно повысить его производительность.
Трехмерная компоновка чипов (апрель 2007 г.) – IBM объявила о создании т.н. «трехмерных» чипов на основе технологии through-silicon vias (соединения сквозь кремний), которая позволяет дополнить горизонтальную компоновку полупроводниковых элементов их вертикальным пакетированием, в результате чего длина критических внутрисхемных соединений сокращается примерно в тысячу раз.
Технология Airgap (май 2007 г.) – с помощью нанотехнологии «самосборки» между километрами проводников внутри процессора Power формируется безвоздушное пространство, в результате чего сокращается нежелательное емкостное сопротивление, и, как результат, повышается производительность и снижается энергопотребление.
IBM
Еще в 1997 г. корпорация IBM, первая в отрасли, внедрила медные проводники вместо алюминиевых, что позволило сразу же снизить электрическое сопротивление на 35% и повысить производительность чипов на 15%. В дальнейшем, ученые IBM продолжили свою работу по повышению производительности в соответствии с законом Мура. Среди многочисленных инноваций, созданных в лабораториях IBM за истекшее десятилетие, выделяются следующие десять революционных достижений.
Медные проводники (сентябрь 1997 г.) – многие специалисты по целому ряду причин технического характера считали невозможной замену алюминиевых проводников в полупроводниковых кристаллах медными соединениями. Ученые IBM успешно преодолели все трудности и быстро внедрили медные проводники в производственные процессы, что привело к немедленному росту производительности полупроводниковых чипов. Сегодня эта новаторская технология IBM является фактическим отраслевым стандартом.
Технология «кремний на диэлектрике» (август 1998 г.) – эта технология позволяет эффективно изолировать друг от друга миллионы транзисторов, применяющихся в современных чипах, в результате чего сокращается энергопотребление и повышается производительность. Отрасль работала над данной технологии на протяжении 15 лет, однако только IBM смогла сделать это реальностью.
Технология напряженного кремния (июнь 2001 г.) – эта технология создает напряжение материала внутри кристалла, в результате чего уменьшается электрическое сопротивление и ускоряется протекание электронов через транзисторы, что, в свою очередь, повышает производительность и уменьшает энергопотребление.
Двухъядерные процессоры (октябрь 2001 г.) – первый в мире двухъядерный процессор POWER4 был представлен как компонент сервера Regatta – самой мощной системы семейства System p. Должно было пройти более двух лет, вечность в мире высоких технологий, прежде чем конкуренты смогли вывести на рынок свои двухъядерные чипы.
Иммерсионная литография (декабрь 2004 г.) – IBM стала первым в мире поставщиком, применившим эту новаторскую производственную технологию, позволяющую формировать схемные элементы уменьшенного размера – для создания коммерческих процессоров.
Замороженный кремний-германиевый чип (июнь 2006 г.) – в 1990-х годах IBM первой применила кремний-германиевые полупроводники для замены дорогостоящих экзотических материалов, что позволило создавать более дешевые чипы с уменьшенными размерами и увеличенной скоростью работы.
IBM начала продавать такие чипы и производителям различных беспроводных продуктов, в том числе мобильных телефонов и маршрутизаторов. В прошлом году IBM снова отодвинула пределы возможного для кремний-германиевых технологий. В содружестве с Технологическим университетом штата Джорджия, и при поддержке НАСА, IBM продемонстрировала первый кремний-германиевый чип, который при охлаждении почти до абсолютного нуля способен функционировать на тактовой частоте 500 ГГц .
Диэлектрик с высоким значением k/металлический затвор (январь 2007 г.) – IBM объявила о решении одной из самых неприятных проблем, стоящих сегодня перед проектировщиками электронных компонентов – большие токи утечки транзисторов. На основе новых материалов специалисты IBM разрабатывают структуры типа «диэлектрик с высоким значением k/металлический затвор», которые позволят производить продукты с увеличенным бстродействием, уменьшенными размерами и повышенной эффективностью энергопотребления.
Память eDRAM (февраль 2007 г.) – благодаря переходу с памяти типа SRAM на инновационную скоростную память типа eDRAM IBM сможет более чем в три раза увеличить объем встроенной памяти процессорного чипа и существенно повысить его производительность.
Трехмерная компоновка чипов (апрель 2007 г.) – IBM объявила о создании т.н. «трехмерных» чипов на основе технологии through-silicon vias (соединения сквозь кремний), которая позволяет дополнить горизонтальную компоновку полупроводниковых элементов их вертикальным пакетированием, в результате чего длина критических внутрисхемных соединений сокращается примерно в тысячу раз.
Технология Airgap (май 2007 г.) – с помощью нанотехнологии «самосборки» между километрами проводников внутри процессора Power формируется безвоздушное пространство, в результате чего сокращается нежелательное емкостное сопротивление, и, как результат, повышается производительность и снижается энергопотребление.
IBM
