Технология производства процессоров: Производство процессоров — от песка до компьютера

Как делают процессоры и что такое техпроцесс

Самый первый коммерческий микропроцессор в истории, Intel 4004, был представлен в 1971 году. Тогда это была революция — на его площади размещалось целых 2250 транзисторов. Всего через 7 лет, в 1978-ом, был представлен Intel 8086 с 29 тысячами транзисторов. И ровно через 42 года, в 2020-м, у нас есть Apple M1 — без прикрас революционный чип с 16 миллиардами транзисторов. А всё благодаря техпроцессу.

Сегодня такие производители, как TSMC освоили производство чипов, а вернее сказать транзисторов, по 5-нанометровой технологии. Чтобы вы наглядно понимали, насколько малы такие транзисторы — волос человека имеет толщину 80 тысяч нанометров — выходит, на его разрезе в теории можно разместить 16 тысяч транзисторов. Вирус COVID-19 имеет размер 110 нм и на нём можно разместить целых 22 транзистора от Apple M1.

Однако есть теории, что производители нам немного врут и за этими значениями нанометров, как правило, скрываются другие цифры. В этом материале мы разберём с вами в том, как вообще устроен техпроцесс, что в нём измеряют, затронем производство чипов, поймём преимущества уменьшения размеров транзисторов и заглянем в будущее.

Что делают транзисторы в процессорах

Любое вычислительное устройство, будь то компьютер, смартфон или ваши AirPods, работает в двоичной системе счисления. То есть все операции записываются, просчитываются и выводятся в последовательности нулей и единиц.

Транзистор в процессоре можно представить в роли своеобразного переключателя. Если ток через него проходит — это 1, если нет — то это 0. И таких переключателей в современных процессорах миллиарды. Разная последовательность нулей и единиц образует информацию — программы, музыку, картинки, видео и даже этот текст. Раньше роль транзисторов в первых ЭВМ выполняли вакуумные лампы.

Например, в ENIAC (это первый компьютер общего назначения) использовалось 17,5 тысяч вакуумных ламп. На этом компьютере производили вычисления для создания водородной бомбы, а ещё составляли прогнозы погоды и решали задачи из математики и физики. Суммарное энергопотребление этих 17 с половиной тысяч вакуумных ламп составляло целых 150 кВт, а сама ЭВМ требовала площадь для её сборки в 167 квадратных метров при весе в 27 тонн.

Само собой, всё это очень ограничивало технические возможности таких компьютеров, благо в январе 1959 года Роберт Нойс, по совместительству один из восьми основателей легендарной компании Fairсhild Semiconductor Company в Кремниевой долине, изобрёл интегральную схему на основе кремния, принципы которой легли в основу производства всех микропроцессоров.

Почему кремний?

Все чипы, которые производятся для массового рынка, делаются на кремниевой основе. Если не углубляться совсем в какие-то страшные и непонятные цифры с формулами, то причина кроется в атомной структуре кремния, которая идеально подходит для того, чтобы делать микросхемы и процессоры практически любой конфигурации.

Получают кремний, к слову, из песка. Да, самого обычного, который у вас есть на ближайшем берегу. Но вот в чём подвох — его чистота, если говорить в цифрах, составляет 99,5% (0,5% в таком кремнии составляют разные примеси). Может показаться, что это уже суперблизко к идеальной чистоте, но нет, для процессора необходимо, чтобы кремний имел чистоту 99,9999999%. Для этого материал проводят через цепочку определённых химических реакций. После этого кремний плавят и наращивают в один большой кристалл. Весит он под сотню килограмм и выглядит следующим образом:

После этот кристалл нарезается на пластины с диаметром около 30-сантиметров, которые тщательно шлифуются, чтобы не было никаких зазубрин. Дополнительно применяется ещё химическая шлифовка. Если хотя бы на одной пластине будут шероховатости — её забракуют. А вот готовые пластины кремния отправляют на дальнейшее производство.

Как создаются транзисторы процессора?

На отполированный кремниевый диск наносится специальный фоточувствительный слой, на который затем поступает поток света — он реагирует с молекулами слоя и изменяет свойства кремниевого диска. Этот процесс называется фотолитографией. В отдельных его частях после этого ток начинает проходить иначе — где-то сильнее, где-то слабее.

Затем этот слой покрывается изолирующим веществом (диэлектриком). После на него снова наносится специальный фоточувствительный слой и данный процесс повторяется несколько раз, чтобы на площади появились миллиарды мельчайших транзисторов. Которые потом ещё соединяют между собой, тестируют, разрезают на ядра, соединяют с контактами и упаковывают в корпус процессора.

Благодаря фотолитографии у инженеров есть возможность создания мельчайших нанометровых транзисторов. Однако, как оказывается, техпроцессом в разное время называли разные вещи.

«Он вам не техпроцесс»

Изначально техпроцессом производители обозначали длину затвора у транзистора. Затвор — это один из элементов транзистора, которым контролируется поток движения электронов. То есть, он решает — будет 0 или 1.

В соответствии с законом Гордона Мура (одного из основателей Intel), количество транзисторов в чипах удваивается в два раза каждые два года. Этот закон был им выведен в 1975 году сугубо на основе личных наблюдений, но они оказались в итоге верны.

За последние годы процессоры прибавили в количестве транзисторов, производительности, но не в размерах. Когда индустрия перешла с техпроцесса 1000 нм на 700 нм, производители обратили внимание, что другие элементы транзистора не так податливы уменьшению, в отличие от затворов. Однако и уменьшать затвор тоже уже было нельзя — потому что в таком случае электроны смогли бы проходить сквозь него и вызывать нестабильную работу чипа. 

В 2012 году с переходом на 22-нанометровый техпроцесс инженеры придумали новый формат проектирование транзисторов — FinFET (от «fin» — рус. «Плавник»). Потому что он действительно стал похож на плавник рыбы.

Принцип заключается в увеличении длины канала, через который проходят электроны. За счёт этого в целом увеличивается площадь поверхности канала, что даёт возможность прохождения через него большему количеству электронов. С увеличением длины производители также получили возможность упаковки транзисторов с большей плотностью на один квадратный миллиметр.

Это, кстати, повысило производительность чипов за последние несколько лет, особенно в мобильных процессорах. Однако, из-за того что транзисторы перестали быть плоскими, став трёхмерными — это усложнило измерения их размера. Простите за тавтологию.

Разные производители, как правило, по-своему производят измерения. Например, Intel берут среднее значение двух размеров от наиболее распространённых ячеек. Кто-то делает иначе, однако в целом всё равно — нанометры, о которых говорят в графе «техпроцесс» являются чем-то усреднённым, но в целом значение практически полностью соответствует размеру одного транзистора. Но ещё, что важно в процессоре — это плотность размещения транзисторов.

Что важнее — нанометры или плотность

Многие ругают Intel за то, что они ещё не смогли выпустить свой коммерческий процессор на архитектуре 5 или 7 нм, как это делают Apple и Qualcomm. Но вот по плотности размещения транзисторов — Intel безусловный лидер. На один квадратный миллиметр 10 нм процессора Intel помещается на целых 5% больше транзисторов, чем в чипах от Apple, Qualcomm или AMD. Кстати, последние поколения процессоров от этих трёх брендов производит TSMC. 

В интернете я наткнулся на сравнительную табличку процессоров Intel и TSMC:

Обратите внимание на 10- и 7-нанометровые чипы у Intel и TSMC соответственно. Размеры составляющих у них почти идентичны, поэтому 10-нанометров Intel не сильно-то и уступают 7 нм у TSMC. А вот по производительности, за счёт повышенной плотности транзисторов, как я уже сказал выше, даже выигрывают.

Однако, чем больше плотность — тем больше нагрев, поэтому чипы Intel не подойдут для использования в мобильной технике. Зато TSMC выигрывает в плане меньшего энергопотребления и тепловыделения.

А вот тут вы можете сказать — «стоп, но как Intel выдаёт больше производительности, если Apple M1, который производит TSMC разносит старые десктопные процессоры в пух и прах». Да, это действительно так, на деле Apple M1 действительно превосходит в вычислениях Intel, но причина тут не сколько в количестве транзисторов или техпроцессе, сколько в том, насколько эффективно процессор работает с этими транзисторами. В Intel x86 есть много лишних блоков команд, которые TSMC в некоторых производимых чипах, не использует. Об этом более подробно мы писали в отдельном материале с разбором x86 и Apple M1.

Так что дают нанометры

В действительности, уменьшение техпроцесса и правда положительно влияет на такие показатели, как энергопотребление и производительность. Однако многие нюансы в производстве чипов компании не раскрывают, и найти в интернете их невозможно. А из того, что есть — создаётся впечатление о множестве противоречий.

В целом я бы советовал воспринимать цифры, которые говорят нам производители чипов, как среднее значение от всех составляющих. Так что заявлять, что производители нам врут — нельзя, но и что нанометры полностью соответствуют действительности тоже нельзя. Влияет также то, по какому формату производятся эти чипы и какие применяются материалы. В любом случае — чем меньше техпроцесс, тем лучше.

Новая структура транзистора

Вполне возможно, что вместо уменьшения техпроцесса начнётся работа по изменению структуры создание транзисторов. К примеру, Samsung недавно анонсировали технологию Gate-All-Around FET (GAAFET) для технормы в 5 нм. Подобная структура транзистора обеспечивает вхождение электронов со всех сторон, что более эффективно.

На картинке выше вы можете увидеть, что гребень затвора не сплошной, а разделён на несколько нитей. Если подобное будет реализовано и в других чипах, тогда можно рассчитывать на повышение производительности в процессорах и понижение энергопотребления не уменьшением техпроцесса, а доведением до ума того, что есть сейчас.

Что ждать в будущем?

Летающие автомобили, киборги, путешествие со скоростью света и перемещение во времени — это всё фантастика. Но вот 3 нм или 1,4 нм чипы, вполне возможно, нет.

На сегодня известно, что Intel к 2029 году планируют освоить 1,4 нм техпроцесс, а TSMC уже начали исследование 2 нм. Для этого компании должны разработать новое оборудование для производства, обучить персонал и сделать многое другое.

Другой вопрос, что транзистор 1,4 нм по размерам сопоставим примерно с 10 атомами и это может плохо отразиться на производительности. Случайные электроны могут менять биты по несколько раз в секунду и тогда о стабильных вычислениях может не идти и речи. Может быть закон Мура уже не актуален и его эпоха просто подходит к концу, а мы ещё этого не понимаем?

В производстве процессоров нанореволюция. TSMC вот-вот запустит 1-нанометровый техпроцесс

Техника

24 Мая 2021 09:3024 Мая 2021 09:30 |

Поделиться

TSMC добилась невероятных успехов в усовершенствовании технологий производства чипов. Она сделала большой шаг на пути к 1 нанометру, тогда как многие ее конкуренты пока не перешли и на 7 нм. Но сейчас у компании запуск 2-нанометровой линии – он назначен на 2023 г.

1 нанометр все ближе

Компания TSMC совершила прорыв в создании 1-нанометровых микросхем, разработав технологию, упрощающую этот процесс. TSMC работала над этой технологией вместе со специалистами Национального университета Тайваня (НУТ, National Taiwan University) и Массачусетского технологического института (МТИ, Massachusetts Institute of Technology, США). Статью о новом достижении они опубликовали в британском научном журнале Nature.

Исследователи Массачусетского технологического института установили, что применение полуметаллического висмута в качестве контактного электрода двумерного материала дает возможность существенно снизить сопротивление и увеличить ток. TSMC подключилась только на следующем этапе, когда оригинальное открытие потребовало доработки.

Специалисты TSMC оптимизировали предложенный МТИ процесс осаждения. После этого в дело вступил Национальный институт Тайваня, ученые которого придумали способ сокращения компонентного канала посредством системы литографии пучка ионов гелия.

Технология почти готова

По заявлениям разработчиков, переход на 1-нанометровый техпроцесс в итоге позволит повысить производительность чипов, что приведет к росту быстродействия вычислительных систем в целом.

Авторы утверждают также, что 1-нанометровые нормы обеспечивают энергоэффективность почти на грани физических пределов наноразмерных кремниевых полупроводников. С нынешними техпроцессами они эти показатели пока не сравнивают.

До перехода на 1 нм осталось всего несколько лет

При всех преимуществах новой технологии она на момент публикации статьи о ней в Nature еще требовала доработки. Авторы не уточняют, как много времени потребуется прежде, чем в мире заработает первый в мире конвейер, выпускающий 1-нанометровые микросхемы.

В то же время, нет точных данных о том, когда именно TSMC начала работать над этой технологией. Для примера, к освоению 2 нм она приступила летом 2019 г., масштабных успехов в этом она добилась год спустя, а запустить производство по этим нормам компания собирается в 2023 г. Таким образом, 1-нанометровая топология тоже может увидеть свет в самом ближайшем будущем.

Актуальное положение дел

На 20 мая 2021 г. самым современным техпроцессом в мире был 5 нм. Процессоры с такими нормами TSMC научилась выпускать еще летом 2020 г. До такого же уровня выпуск микросхем на собственных фабриках развила и корейская Samsung. Другие производители отстают от них – к примеру, Intel застряла на 10 и 14 нанометрах.

5-нанометровые процессоры сейчас есть в арсенале лишь нескольких компаний. В их числе Apple со своим M1, Qualcomm с Snapdragon 888 и Samsung с Exynos 1080.

Планы на будущее

Сейчас TSMC ведет разработку 2-нанометрового техпроцесса. В этом направлении, как сообщал CNews, она работает с лета 2019 г., не забывая при этом про промежуточные 4 и 3 нанометра.

Дроны, роботы и VR: какие инновации востребованы в металлургии

Инновации для промышленности

Сроки запуска 4-нанометрового производства компания не раскрывает. Выпуск микросхем по 3-нанометровым нормам предварительно запланирован на 2022 г.

И все же, основной упор TSMC делает именно на 2 нм. В июле 2020 г. она совершила прорыв в его создании и заявила, что за счет него можно ожидать появления первых соответствующих чипов не позднее 2024 г. Новой топологией открыто интересуется Apple – в марте 2021 г. она присоединилась к ее разработке, желая в дальнейшем стать основным заказчиком 2-нанометровой продукции TSMC. Благодаря помощи Apple TSMC сместила сроки запуска новой линии с 2024 г. на 2023 г.

За пару недель до заявления TSMC об открытии в создании 1-нанометровой микросхемы американская IBM заявила об изобретении первого в мире процессора с топологией 2 нм. Она смогла уместить 50 млрд транзисторов на кристалле размером с ноготь.

На тот момент у IBM было готово несколько тестовых образцов чипа. Она сравнила их с распространенными сейчас 7-нанометровыми процессорами и заверила, что ее новинка обладает на 75% более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. При этом если снизить производительность до уровня 7 нм, то потребление энергии упадет на 45%.

• Какой дисплей для смартфона лучше: AMOLED или IPS?

Эльяс Касми




Этапы производства микропроцессоров (стр. 1 из 6)

Содержание

Введение. 2

1. Технологии производства микропроцессоров. 4

1.2 Основные этапы производства. 8

1.3 Выращивание диоксида кремния и создание проводящих областей. 9

1.4 Тестирование. 11

1.5 Изготовление корпуса. 11

1.6 Перспективы производства. 12

2. Особенности производства микропроцессоров. 18

3. Технологические этапы производства микропроцессоров. 26

3.1 Как создаются чипы.. 26

1.2 Всё начинается с подложек. 27

1.3 Производство подложек. 27

1.4 Легирование, диффузия. 29

1.5 Создание маски. 30

1.6 Фотолитография. 31

Заключение. 37

Список литературы.. 38

Современные микропроцессоры – это самые быстрые и умные микросхемы в мире. Они могут совершать до 4 млрд. операций в секунду и производятся с использованием множества различных технологий. С начала 90-х годов 20 века, когда процессоры пошли в массовое использование они пережили несколько ступеней развития. Апогеем развития микропроцессорных структур, использующих существующие технологии микропроцессоров 6-го поколения, стал 2002 год, когда стало доступным использование всех основных свойств кремния для получения больших частот при наименьших потерях при производстве и создании логических схем. Сейчас же эффективность новых процессоров несколько падает, несмотря на постоянный рост частоты работы кристаллов.

Микропроцессор — это интегральная схема, сформированная на маленьком кристалле кремния. Кремний применяется в микросхемах в силу того, что он обладает полупроводниковыми свойствами: его электрическая проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов. Кремний можно сделать как изолятором, препятствующим движению электрических зарядов, так и проводником — тогда электрические заряды будут свободно проходить через него. Проводимостью полупроводника можно управлять путем введения примесей.

Микропроцессор содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди и используемых для обработки данных. Так формируются внутренние шины. В результате микропроцессор выполняет множество функций – от математических и логических операций до управления работой других микросхем и всего компьютера.

Один из главных параметров работы микропроцессора – частота работы кристалла, определяющая количество операций за единицу времени, частота работы системной шины, объем внутренней кэш-памяти SRAM. По частоте работы кристалла маркируют процессор. Частота работы кристалла определяется частотой переключений транзисторов из закрытого состояния в открытое. Возможность транзистора переключаться быстрее определяется технологией производства кремниевых пластин, из которых делаются чипы. Размерность технологического процесса определяет размеры транзистора (его толщину и длину затвора). Например, при использовании 90-нм техпроцесса, который был введен в начале 2004 года, размер транзистора составляет 90 нм, а длина затвора – 50 нм.

Все современные процессоры используют полевые транзисторы. Переход к новому техпроцессу позволяет создавать транзисторы с большей частотой переключения, меньшими токами утечки, меньших размеров. Уменьшение размеров позволяет одновременно уменьшить площадь кристалла, а значит и тепловыделение, а более тонкий затвор позволяет подавать меньшее напряжение для переключения, что также снижает энергопотребление и тепловыделение.

Сейчас на рынке наблюдается интересная тенденция: с одной стороны компании-производители стараются как можно быстрее внедрить новые техпроцессы и технологии в свои новинки, с другой же, наблюдается искусственное сдерживание роста частот процессоров. Во-первых, сказывается ощущение маркетологами неполной готовности рынка к очередной смене семейств процессоров, а фирмы еще не получили достаточно прибыли с объема продаж производящихся сейчас CPU – запас еще не иссяк. Достаточно заметно превалирование значимости цены готового изделия над всеми остальными интересами компаний. Во-вторых, значительное снижение темпов «гонки частот» связано пониманием необходимости внедрения новых технологий, которые реально увеличивают производительность при минимальном объеме технологических затрат. Как уже было замечено, производители столкнулись с проблемами при переходе на новые техпроцессы.

Технологическая норма 90 нм оказалась достаточно серьезным технологическим барьером для многих производителей чипов. Это подтверждает и компания TSMC, которая занимается производством чипов для многих гигантов рынка, таких как компании AMD, nVidia, ATI, VIA. Долгое время ей не удавалось наладить производство чипов по технологии 0,09 мкм, что привело к низкому выходу годных кристаллов. Это одна из причин, по которой AMD долгое время переносила выпуск своих процессоров с технологией SOI (Silicon-on-Insulator). Связано это с тем, что именно на этой размерности элементов стали сильно проявляться всевозможные ранее не столь сильно ощутимые негативные факторы как токи утечки, большой разброс параметров и экспоненциальное повышение тепловыделения. Разберемся по порядку.

Как известно, существует два тока утечки: ток утечки затвора и подпороговая утечка. Первая вызвана самопроизвольным перемещением электронов между кремниевым субстратом канала и поликремневым затвором. Вторая – самопроизвольным перемещением электронов из истока транзистора в сток. Оба эти эффекта приводят к тому, что приходится поднимать напряжение питания для управления токами в транзисторе, что негативно сказывается на тепловыделении. Так вот, уменьшая размеры транзистора, мы, прежде всего, уменьшаем его затвор и слой диоксида кремния (SiO2), который является естественным барьером между затвором и каналом. С одной стороны это улучшает скоростные показатели транзистора (время переключения), но с другой – увеличивает утечку. То есть, получается своеобразный замкнутый цикл. Так вот переход на 90 нм – это очередное уменьшение толщины слоя диоксида, и одновременно увеличение утечек. Борьба с утечками – это опять же, увеличение управляющих напряжений, и, соответственно, значительное повышение тепловыделения. Все это привело к задержке внедрения нового техпроцесса со стороны конкурентов рынка микропроцессоров – Intel и AMD.

Один из альтернативных выходов – это применение технологии SOI (кремний на изоляторе), которое недавно внедрила компания AMD в своих

64-разрядных процессорах. Впрочем, это стоило ей немало усилий и преодоление большого количества попутных трудностей. Зато сама технология предоставляет громадное количество преимуществ при сравнительно малом количестве недостатков. Суть технологии, в общем-то, вполне логична — транзистор отделяется от кремневой подложки еще одним тонким слоем изолятора. Плюсов — масса. Никакого неконтролируемого движения электронов под каналом транзистора, сказывающегося на его электрических характеристиках — раз. После подачи отпирающего тока на затвор, время ионизации канала до рабочего состояния, до момента, пока по нему пойдет рабочий ток, сокращается, то есть, улучшается второй ключевой параметр производительности транзистора, время его включения/выключения — это два. Или же, при той же скорости, можно просто понизить отпирающий ток — три. Или найти какой-то компромисс между увеличением скорости работы и уменьшением напряжения. При сохранении того же отпирающего тока, увеличение производительности транзистора может составить вплоть до 30%, если оставить частоту той же, делая упор на энергосбережение, то там плюс может быть и большим — до 50%. Наконец, характеристики канала становятся более предсказуемыми, а сам транзистор становится более устойчивым к спорадическим ошибкам, вроде тех, что вызывают космические частицы, попадая в субстрат канала, и непредвиденно ионизируя его. Теперь, попадая в подложку, расположенную под слоем изолятора, они никак не сказываются на работе транзистора. Единственным минусом SOI является то, что приходится уменьшать глубину области эмиттер/коллектор, что прямо и непосредственно сказывается на увеличении ее сопротивления по мере сокращения толщины.

И наконец, третья причина, которая способствовала замедлению темпов роста частот – это низкая активность конкурентов на рынке. Можно сказать, каждый был занят своими делами. AMD занималась повсеместным внедрением 64-битных процессоров, для Intel это был период усовершенствования нового техпроцесса, отладки для увеличенная выхода годных кристаллов.

Начавшийся год должен принести нам большое количество новостей из области технологий, ведь именно в этом году обе компании должны перейти на технологические нормы 90 нм. Но это вовсе не означает нового стремительного роста частот процессоров, скорее наоборот. Сначала на рынке будет наблюдаться затишье: конкуренты начнут выпускать CPU по новым техпроцессам, но со старыми частотами. По мере освоения процесса производства начнется некоторый рост частоты чипов. Скорее всего, он будет не столь заметен как ранее. К концу 2004 года, когда выход годных кристаллов по 90-нм техпроцессу значительно повысится, компания Intel ожидает покорение вершины в 4 ГГц, а то и более. Процессоры компании AMD будут идти с некоторым традиционным отставанием по частоте, которое, в общем-то, не так сильно сказывается на производительности, как особенности микроархитектуры.

Итак, необходимость перехода на новые техпроцессы очевидна, но технологам это дается каждый раз все с большим трудом. Первые процессоры

Pentium (1993г) производились по техпроцессу 0,8 мкм, затем по 0,6 мкм. В 1995 году впервые для процессоров 6-го поколения был применен техпроцесс 0,35 мкм. В 1997 году он сменился на 0,25 мкм, а в 1999 – на 0,18 мкм. Современные процессоры выполняются по технологии 0,13 и 0,09 мкм, причем последняя была введена в 2004 году. Как видно, для этих техпроцессов соблюдается закон Мура, который гласит, что каждые два года частота кристаллов удваивается при увеличении количества транзисторов с них. С такими же темпами сменяется и техпроцесс. Правда, в дальнейшем «гонка частот» опередит этот закон. К 2006 году компания Intel планирует освоение 65-нм техпроцесса, а 2009 – 32-нм. Принцип закона Мура представлен на рисунке 1.

Современные микропроцессоры




Технологии изготовления и секреты производства архитектур

Современные микропроцессоры – это самые быстрые и умные микросхемы в мире. Они могут совершать до 4 млрд. операций в секунду и производятся с использованием множества различных технологий. С начала 90-х годов ХХ века, когда процессоры пошли в массовое использование, они пережили несколько ступеней развития. Апогеем развития микпроцессорных структур, использующих существующие технологии микропроцессоров 6-го поколения, считается 2002 год, когда стало доступным использование всех основных свойств кремния для получения больших частот при наименьших потерях при производстве и создании логических схем. Сейчас же эффективность новых процессоров несколько падает несмотря на постоянный рост частоты работы кристаллов, поскольку кремниевые технологии близятся к пределу своих возможностей.

Микропроцессор — это интегральная схема, сформированная на маленьком кристалле кремния. Кремний применяется в микросхемах в силу того, что он обладает полупроводниковыми свойствами: его электрическая проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов. Кремний можно сделать как изолятором, препятствующим движению электрических зарядов, так и проводником — тогда электрические заряды будут свободно проходить через него. Проводимостью полупроводника можно управлять путем введения примесей.

Микропроцессор содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди и используемых для обработки данных. Так формируются внутренние шины. В результате микропроцессор выполняет множество функций – от математических и логических операций до управления работой других микросхем и всего компьютера.

Один из главных параметров работы процессора – частота работы кристалла, определяющая количество операций за единицу времени, частота работы системной шины, объем внутренней кэш-памяти SRAM. По частоте работы кристалла маркируют процессор. Частота работы кристалла определяется скоростью переключений транзисторов из закрытого состояния в открытое. Возможность транзистора переключаться быстрее определяется технологией производства кремниевых пластин, из которых делаются чипы. Технологический процесс определяет размеры транзистора (его толщину и длину затвора). Например, при использовании 90-нм техпроцесса, который был введен в начале 2004 года, размер транзистора составляет 90 нм, а длина затвора – 50 нм.

Все современные процессоры используют полевые транзисторы. Переход к новому техпроцессу позволяет создавать транзисторы с большей частотой переключения, меньшими токами утечки, меньших размеров. Снижение размеров позволяет одновременно уменьшить площадь кристалла, а значит и тепловыделение, а более тонкий затвор позволяет подавать меньшее напряжение для переключения, что также снижает энергопотребление и тепловыделение.

Технологии и рынок

Сейчас на рынке наблюдается интересная тенденция: с одной стороны, компании-производители стараются как можно быстрее внедрить новые техпроцессы и технологии в свои новинки, с другой же, наблюдается искусственное сдерживание роста частот процессоров. Во-первых, сказывается ощущение маркетологами неполной готовности рынка к очередной смене семейств процессоров, а фирмы еще не получили достаточно прибыли с объема продаж производящихся сейчас CPU – запас еще не иссяк. Достаточно заметно превалирование значимости цены готового изделия над всеми остальными интересами компаний.

Во-вторых, значительное снижение темпов «гонки частот» связано с пониманием необходимости внедрения новых технологий, которые реально увеличивают производительность при минимальном объеме технологических затрат. Как уже было замечено, производители столкнулись с проблемами при переходе на новые техпроцессы.

Технологическая норма 90 нм оказалась достаточно серьезным технологическим барьером для многих производителей чипов. Это подтверждает и компания TSMC, которая занимается производством чипов для многих гигантов рынка, таких как компании AMD, nVidia, ATI, VIA. Долгое время ей не удавалось наладить производство чипов по технологии 0,09 мкм, что привело к низкому выходу годных кристаллов. Это одна из причин, по которой AMD долгое время переносила выпуск своих процессоров с технологией SOI (Silicon-on-Insulator). Задержки связаны с тем, что именно на этой размерности элементов стали сильно проявляться всевозможные ранее не столь сильно ощутимые негативные факторы: токи утечки, большой разброс параметров и экспоненциальное повышение тепловыделения.

Разберемся по порядку.

Как известно, существует два тока утечки: ток утечки затвора и подпороговая утечка. Первая вызвана самопроизвольным перемещением электронов между кремниевым субстратом канала и поликремневым затвором. Вторая – самопроизвольным перемещением электронов из истока транзистора в сток. Оба эти эффекта приводят к тому, что приходится поднимать напряжение питания для управления токами в транзисторе, а это негативно сказывается на тепловыделении. Так вот, уменьшая размеры транзистора, мы прежде всего уменьшаем его затвор и слой диоксида кремния (SiO2), который является естественным барьером между затвором и каналом. С одной стороны, это улучшает скоростные показатели транзистора (время переключения), но с другой – увеличивает утечку. То есть, получается своеобразный замкнутый круг. Так вот переход на 90 нм – это очередное уменьшение толщины слоя диоксида, и одновременно увеличение утечек. Борьба с утечками – это опять же, увеличение управляющих напряжений, и, соответственно, значительное повышение тепловыделения.

Все это привело к задержке внедрения нового техпроцесса со стороны конкурентов рынка микропроцессоров – Intel и AMD.

Один из альтернативных выходов – это применение технологии SOI (кремний на изоляторе), которое недавно внедрила компания AMD в своих 64-разрядных процессорах. Впрочем, это стоило ей немало усилий и преодоление большого количества попутных трудностей. Зато сама технология предоставляет громадное количество преимуществ при сравнительно малом количестве недостатков. Суть технологии, в общем-то, вполне логична — транзистор отделяется от кремневой подложки еще одним тонким слоем изолятора. Плюсов — масса. Никакого неконтролируемого движения электронов под каналом транзистора, сказывающегося на его электрических характеристиках — это раз. После подачи отпирающего тока на затвор, время ионизации канала до рабочего состояния (до момента, пока по нему пойдет рабочий ток) сокращается, то есть, улучшается второй ключевой параметр производительности транзистора, время его включения/выключения — это два.

Или же, при той же скорости, можно просто понизить отпирающий ток — это три. Или найти какой-то компромисс между увеличением скорости работы и уменьшением напряжения. При сохранении того же отпирающего тока, увеличение производительности транзистора может составить вплоть до 30%, если оставить частоту той же, делая упор на энергосбережение, то там плюс может быть и большим — до 50 %. Наконец, характеристики канала становятся более предсказуемыми, а сам транзистор — более устойчивым к спорадическим ошибкам, вроде тех, что вызывают космические частицы, попадая в субстрат канала, и непредвиденно ионизируя его. Теперь, попадая в подложку, расположенную под слоем изолятора, они никак не сказываются на работе транзистора. Единственным минусом SOI является то, что приходится уменьшать глубину области эмиттер/коллектор, что прямо и непосредственно сказывается на увеличении ее сопротивления по мере сокращения толщины.

И наконец, третья причина, которая способствовала замедлению темпов роста частот – это низкая активность конкурентов на рынке.

Можно сказать, каждый был занят своими делами. AMD занималась повсеместным внедрением 64-битных процессоров, для Intel это был период усовершенствования нового техпроцесса, отладки для увеличенная выхода годных кристаллов.

Начавшийся год должен принести нам большое количество новостей из области технологий, ведь именно в этом году обе компании должны перейти на технологические нормы 90 нм. Но это вовсе не означает нового стремительного роста частот процессоров, скорее наоборот. Сначала на рынке будет наблюдаться затишье: конкуренты начнут выпускать CPU по новым техпроцессам, но со старыми частотами. По мере освоения процесса производства начнется некоторый рост частоты чипов. Скорее всего, он будет не столь заметен как ранее. К концу 2004 года, когда выход годных кристаллов по 90-нм техпроцессу значительно повысится, компания Intel ожидает покорение вершины в 4 ГГц, а то и более. Процессоры компании AMD будут идти с некоторым традиционным отставанием по частоте, которое, в общем-то, не так сильно сказывается на производительности, как особенности микроархитектуры.

Итак, необходимость перехода на новые техпроцессы очевидна, но технологам это дается каждый раз все с большим трудом. Первые микропроцессоры Pentium (1993 г.) производились по техпроцессу 0,8 мкм, затем по 0,6 мкм. В 1995 году впервые для процессоров 6-го поколения был применен техпроцесс 0,35 мкм. В 1997 году он сменился на 0,25 мкм, а в 1999 – на 0,18 мкм. Современные процессоры выполняются по технологии 0,13 и 0,09 мкм, причем последняя была введена в 2004 году. Как видно, для этих техпроцессов соблюдается закон Мура, который гласит, что каждые два года частота кристаллов удваивается при увеличении количества транзисторов с них. С такими же темпами сменяется и техпроцесс. Правда, в дальнейшем «гонка частот» опередит этот закон. К 2006 году компания Intel планирует освоение 65-нм техпроцесса, а 2009 – 32-нм.

Здесь пора вспомнить структуру транзистора, а именно — тонкий слой диоксида кремния, изолятора, находящегося между затвором и каналом, и выполняющего вполне понятную функцию — барьера для электронов, предотвращающего утечку тока затвора. Очевидно, что чем толще этот слой, тем лучше он выполняет свои изоляционные функции. Но он является составной частью канала, и не менее очевидно, что если мы собираемся уменьшать длину канала (размер транзистора), то нам надо уменьшать его толщину, причем, весьма быстрыми темпами. К слову, за последние несколько десятилетий толщина этого слоя составляет в среднем порядка 1/45 от всей длины канала. Но у этого процесса есть свой конец — как утверждал пять лет назад все тот же Intel, при продолжении использования SiO2, как это было на протяжении последних 30 лет, минимальная толщина слоя будет составлять 2.3 нм, иначе ток утечка тока затвора приобретет просто нереальные величины.

Для снижения подканальной утечки до последнего времени ничего не предпринималось. Сейчас ситуация начинает меняться, поскольку рабочий ток, наряду со временем срабатывания затвора, является одним из двух основных параметров, характеризующих скорость работы транзистора, а утечка в выключенном состоянии на нем непосредственно сказывается — для сохранения требуемой эффективности транзистора приходится, соответственно, поднимать рабочий ток, со всеми вытекающими условиями.

Производство микропроцессоров

Изготовление микропроцессора — это сложнейший процесс, включающий более 300 этапов. Микропроцессоры формируются на поверхности тонких круговых пластин кремния — подложках, в результате определенной последовательности различных процессов обработки с использованием химических препаратов, газов и ультрафиолетового излучения.

Подложки обычно имеют диаметр 200 миллиметров, или 8 дюймов. Однако, корпорация Intel уже перешла на пластины диаметром 300 мм, или 12 дюймов. Новые пластины позволяют получить почти в 4 раза больше кристаллов, и выход годных значительно выше. Пластины изготавливают из кремния, который очищают, плавят и выращивают из него длинные цилиндрические кристаллы. Затем кристаллы разрезают на тонкие пластины и полируют их до тех пор, пока их поверхности не станут зеркально гладкими и свободными от дефектов. Далее последовательно, циклически повторяясь, производят термическое оксидирование (формирование пленки SiO2), фотолитографию, диффузию примеси (фосфор), эпитаксию (наращивание слоя).

В процессе изготовления микросхем на пластины-заготовки наносят в виде тщательно рассчитанных рисунков тончайшие слои материалов. На одной пластине помещается до нескольких сотен микропроцессоров, для изготовления которых требуется совершить более 300 операций. Весь процесс производства процессоров можно разделить на несколько этапов: выращивание диоксида кремния и создание проводящих областей, тестирование, изготовление корпуса и доставка.

Выращивание диоксида кремния и создание проводящих областей. Процесс производства микропроцессора начинается с «выращивания» на поверхности отполированной пластины изоляционного слоя диоксида кремния. Осуществляется этот этап в электрической печи при очень высокой температуре. Толщина оксидного слоя зависит от температуры и времени, которое пластина проводит в печи.

Затем следует фотолитография — процесс, в ходе которого на поверхности пластины формируется рисунок-схема. Сначала на пластину наносят временный слой светочувствительного материала – фоторезист, на который с помощью ультрафиолетового излучения проецируют изображение прозрачных участков шаблона, или фотомаски. Маски изготавливают при проектировании процессора и используют для формирования рисунков схем в каждом слое процессора. Под воздействием излучения засвеченные участки фотослоя становятся растворимыми, и их удаляют с помощью растворителя (плавиковая кислота), открывая находящийся под ними диоксид кремния.

Открытый диоксид кремния удаляют с помощью процесса, который называется «травлением». Затем убирают оставшийся фотослой, в результате чего на полупроводниковой пластине остается рисунок из диоксида кремния. С помощью ряда дополнительных операций фотолитографии и травления на пластину наносят также поликристаллический кремний, обладающий свойствами проводника. В ходе следующей операции, называемой «легированием», открытые участки кремниевой пластины бомбардируют ионами различных химических элементов, которые формируют в кремнии отрицательные и положительные заряды, изменяющие электрическую проводимость этих участков.

Наложение новых слоев с последующим травлением схемы осуществляется несколько раз, при этом для межслойных соединений в слоях оставляются «окна», которые заполняют металлом, формируя электрические соединения между слоями. В своем 0.13-микронном технологическом процессе корпорация Intel применила медные проводники. В 0.18-микронном производственном процессе и процессах предыдущих поколений Intel применяла алюминий. И медь, и алюминий — отличные проводники электричества. При использовании 0,18-мкм техпроцесса использовалось 6 слоев, при внедрении 90 нм техпроцесса в 2004 году применили 7 слоев кремния.

Каждый слой процессора имеет свой собственный рисунок, в совокупности все эти слои образуют трехмерную электронную схему. Нанесение слоев повторяют 20 — 25 раз в течение нескольких недель.

Тестирование. Чтобы выдержать воздействия, которым подвергаются подложки в процессе нанесения слоев, кремниевые пластины изначально должны быть достаточно толстыми. Поэтому, прежде чем разрезать пластину на отдельные микропроцессоры, ее толщину с помощью специальных процессов уменьшают на 33% и удаляют загрязнения с обратной стороны. Затем на обратную сторону «похудевшей» пластины наносят слой специального материала, который улучшает последующее крепление кристалла к корпусу. Кроме того, этот слой обеспечивает электрический контакт между задней поверхностью интегральной схемы и корпусом после сборки.

После этого пластины тестируют, чтобы проверить качество выполнения всех операций обработки. Чтобы определить, правильно ли работают процессоры, проверяют их отдельные компоненты. Если обнаруживаются неисправности, данные о них анализируют, чтобы понять, на каком этапе обработки возник сбой.

Затем к каждому процессору подключают электрические зонды и подают питание. Процессоры тестируются компьютером, который определяет, удовлетворяют ли характеристики изготовленных процессоров заданным требованиям.

Изготовление корпуса. После тестирования пластины отправляются в сборочное производство, где их разрезают на маленькие прямоугольники, каждый из которых содержит интегральную схему. Для разделения пластины используют специальную прецизионную пилу. Неработающие кристаллы отбраковываются.

Затем каждый кристалл помещают в индивидуальный корпус. Корпус защищает кристалл от внешних воздействий и обеспечивает его электрическое соединение с платой, на которую он будет впоследствии установлен. Крошечные шарики припоя, расположенные в определенных точках кристалла, припаивают к электрическим выводам корпуса. Теперь электрические сигналы могут поступать с платы на кристалл и обратно.

В будущих процессорах компания Intel применит технологию BBUL, которая позволит создавать принципиально новые корпуса с меньшим тепловыделением и емкостью между ножками CPU.

После установки кристалла в корпус процессор снова тестируют, чтобы определить, работоспособен ли он. Неисправные процессоры отбраковывают, а исправные подвергают нагрузочным испытаниям: воздействию различных температурных и влажностных режимов, а также электростатических разрядов. После каждого нагрузочного испытания процессор тестируют для определения его функционального состояния. Затем процессоры сортируют в зависимости от их поведения при различных тактовых частотах и напряжениях питания.

Доставка. Процессоры, прошедшие тестирование, поступают на выходной контроль, задача которого — подтвердить, что результаты всех предыдущих тестов были корректными, а параметры интегральной схемы соответствуют установленным стандартам или даже превосходят их. Все процессоры, прошедшие выходной контроль, маркируют и упаковывают для доставки заказчикам.

Будущие технологии производства микропроцессоров

Известно, что существующие КМОП-транзисторы имеют много ограничений и не позволят в ближайшем будущем поднимать частоты процессоров также безболезненно. В конце 2003 года на Токийской конференции специалисты Intel сделали очень важное заявление о разработке новых материалов для полупроводниковых транзисторов будущего. Прежде всего, речь идет о новом диэлектрике затвора транзистора с высокой диэлектрической проницаемостью (так называемый «high-k»-материал), который будет применяться взамен используемого сегодня диоксида кремния (SiO2), а также о новых металлических сплавах, совместимых с новым диэлектриком затвора. Решение, предложенное исследователями, снижает ток утечки в 100 раз, что позволяет вплотную подойти к внедрению производственного процесса с проектной нормой 45 нанометров. Оно рассматривается экспертами как маленькая революция в мире микроэлектронных технологий.

Чтобы понять, о чем идет речь, взглянем сначала на обычный МОП-транзистор, на базе которого делаются сложнейшие CPU.

В нем затвор из проводящего поликремния отделен от канала транзистора тончайшим (толщиной всего 1,2 нм или 5 атомов) слоем диоксида кремния (материала, десятилетиями используемого в качестве подзатворного диэлектрика).

Столь малая толщина диэлектрика необходима для получения не только малых габаритов транзистора в целом, но и для его высочайшего быстродействия (заряженные частицы передвигаются быстрее через затвор, в результате чего такой VT может переключаться до 10 миллиардов раз в секунду). Упрощенно — чем ближе затвор к каналу транзистора (то есть, чем тоньше диэлектрик), тем «большее влияние» в плане быстродействия он будет оказывать на электроны и дырки в канале транзистора.

Но с другой стороны, такой тонкий диэлектрик пропускает большие паразитные токи электронов утечки из затвора в канал (идеальный МОП-транзистор должен пропускать ток от истока к стоку и не пропускать — от затвора к истоку и стоку). И в современных высокоинтегрированных микросхемах с сотнями миллионов транзисторов на одном кристалле токи утечки затворов становятся одной из фатальных проблем, препятствующих дальнейшему наращиванию количества транзисторов на кристалле. Более того, чем меньше по размерам мы делаем транзистор, тем тоньше нужно делать подзатворный диэлектрик. Но при его толщинах менее 1 нм резко (по экспоненте) возрастают туннельные токи утечки, что делает принципиально невозможным создание традиционных транзисторов менее определенных «горизонтальных» размеров (если при этом мы хотим получить от них хорошие скоростные характеристики). По оценкам экспертов, в современных чипах почти 40% энергии может теряться из-за утечек.

Поэтому важность открытия ученых Intel нельзя недооценивать. После пяти лет исследований в лабораториях корпорации разработали специальный материал, позволяющий заменить традиционный диоксид кремния в обычном маршруте производства микросхем. Требования к такому материалу весьма серьезны: высокая химическая и механическая (на атомарном уровне) совместимость с кремнием, удобство производства в едином цикле традиционного кремниевого техпроцесса, но главное — низкие утечки и высокая диэлектрическая проницаемость.

Если мы боремся с утечками, то толщину диэлектрика нужно повысить хотя бы до 2-3 нм (см. рисунок выше). Чтобы при этом сохранить прежнюю крутизну транзистора (зависимость тока от напряжения) необходимо пропорционально увеличить диэлектрическую проницаемость материала диэлектрика. Если проницаемость объемного диоксида кремния равна 4 (или чуть меньше в сверхтонких слоях), то разумной величиной диэлектрической проницаемости нового «интеловского» диэлектрика можно считать величину в районе 10-12. Несмотря на то, что материалов с такой диэлектрической проницаемостью немало (конденсаторные керамики или монокристалл кремния), тут не менее важны факторы технологической совместимости материалов. Поэтому для нового high-k-материала был разработан свой высокоточный процесс нанесения, во время которого формируется один молекулярный слой этого материала за один цикл.

Исходя из этой картинки можно предположить, что новый материал — это тоже оксид. Причем монооксид, что означает применение материалов преимущественно второй группы, например, магния, цинка или даже меди.

Но диэлектриком дело не ограничилось. Потребовалось сменить и материал самого затвора — привычный поликристаллического кремния. Дело в том, что замена диоксида кремния на high-k-диэлектрик ведет к проблемам взаимодействия с поликристаллическим кремнием (ширина запрещенной зоны транзистора определяет минимально возможные для него апряжения). Эти проблемы удается устранить, если использовать специальные металлы для затворов транзисторов обоих типов (n-МОП и p-МОП) в сочетании с особым технологическим процессом. Благодаря этой комбинации материалов удается достичь рекордной производительности транзисторов и уникально низких токов утечки, в 100 раз меньших, чем при использовании нынешних материалов (см. график). В этом случае уже не возникает искушения использовать для борьбы с утечками значительно более дорогую технологию SOI (кремний на изоляторе), как это делают некоторые крупные производители микропроцессоров.

Отметим также еще одно технологическое новшество Intel — технологию напряженного (strained) кремния, которая впервые используется в 90-нанометровых процессорах Prescott и Dothan. Наконец-то, компания Intel в подробностях рассказала, каким именно образом происходит формирование слоев напряженного кремния в ее КМОП-структурах. КМОП-ячейка состоит из двух транзисторов — n-МОП и p-МОП (см. рисунок).

В первом (n-MOS) канал транзистора (n-канал) проводит ток при помощи электронов (отрицательно заряженных частиц), а во втором (p-MOS) — при помощи дырок (условно положительно заряженных частиц). Соответственно, и механизмы формирования напряженного кремния у этих двух случаев различны. Для n-MOS-транзистора используется внешнее покрытие слоем нитрида кремния (Si3N4), который за счет механических напряжений немного (на доли процента) растягивает (в направлении протекания тока) кристаллическую решетку кремния под затвором, в результате чего рабочий ток канала возрастает на 10% (условно говоря, электронам становится более просторно двигаться в направлении канала). В p-MOS-транзисторах все наоборот: в качестве материала подложки (точнее — только областей стока и истока) используется соединение кремния с германием (SiGe), что немного сжимает кристаллическую решетку кремния под затвором в направлении канала. Поэтому дыркам становится «легче» «передвигаться» сквозь акцепторные атомы примеси, и рабочий ток канала возрастает на 25%. Сочетание же обеих технологий дает 20-30-процентное усиление тока. Таким образом, применение технологии «напряженного кремния» в обоих типах устройств (n-MOS и p-MOS) приводит к значительному повышению производительности транзисторов при повышении себестоимости их производства всего лишь на ~2% и позволяет создавать более миниатюрные транзисторы следующих поколений. В планах Intel — использовать напряженный кремний для всех будущих техпроцессов вплоть до 22-нанометрового.




Материал с низкой диэлектрической проницаемостью используется в качестве диэлектрика медных соединений (см. рисунок) во всех техпроцессах Intel, начиная с 0,13-микронного.

Он уменьшает величину паразитной емкости, которая возникает между медными соединениями на кристалле, что повышает скорость передачи внутренних сигналов и уменьшает энергопотребление. Intel — первая и пока единственная компания, которая использует этот low-k-материал для изоляции межсоединений.

© Александр Дудкин aka Hardoman
hwworld.ru





Как делают процессоры

Вы когда-нибудь задумывались, как одна и та же компания может 23 года кряду лидировать на рынке микропроцессоров? Или почему в течение тех же двух десятков лет мы, покупая компьютер для дома или офиса, выбираем между процессорами всего двух марок (за редчайшими исключениями), невзирая на антимонопольное законодательство и конкуренцию?

Мария Сотскова

Производство микросхем — весьма непростое дело, и закрытость этого рынка диктуется в первую очередь особенностями главенствующей в наши дни технологии фотолитографии. Микроскопические электронные схемы проецируются на кремниевую пластину через фотошаблоны, стоимость каждого из которых может достигать $200 000. А между тем для изготовления одного чипа требуется не меньше 50 таких масок. Добавьте к этому стоимость «проб и ошибок» при разработке новых моделей, и вы поймете, что производить процессоры могут только очень большие компании очень большими тиражами.

А что делать научным лабораториям и высокотехнологичным стартапам, которым необходимы нестандартные схемы? Как быть военным, для которых закупать процессоры у «вероятного противника» — мягко говоря, не комильфо?

Мы побывали на российском производственном участке голландской компании Mapper, благодаря которой изготовление микросхем может перестать быть уделом небожителей и превратится в занятие для простых смертных. Ну или почти простых. Здесь, на территории Технополиса «Москва» при финансовой поддержке корпорации «Роснано» производится ключевой компонент технологии Mapper — электронно-оптическая система.

Однако прежде чем разбираться в нюансах безмасочной литографии Mapper, стоит вспомнить основы обычной фотолитографии.

Неповоротливый свет

На современном процессоре Intel Core i7 может располагаться около 2 млрд транзисторов (в зависимости от модели), размер каждого из которых — 14 нм. В погоне за вычислительной мощностью производители ежегодно уменьшают размеры транзисторов и увеличивают их число. Вероятным технологическим пределом в этой гонке можно считать 5 нм: на таких расстояниях начинают проявляться квантовые эффекты, из-за которых электроны в соседних ячейках могут вести себя непредсказуемо.

Чтобы нанести на кремниевую пластину микроскопические полупроводниковые структуры, используют процесс, похожий на работу с фотоувеличителем. Разве что цель у него обратная — сделать изображение как можно меньше. Пластину (или защитную пленку) покрывают фоторезистом — полимерным фоточувствительным материалом, который меняет свои свойства при облучении светом. Требуемый рисунок чипа экспонируют на фоторезист через маску и собирающую линзу. Напечатанные пластины, как правило, в четыре раза меньше, чем маски.

Свои коррективы в этот процесс вносит дифракция света: луч, проходя через отверстия маски, немного преломляется, и вместо одной точки экспонируется серия концентрических кругов, как от брошенного в омут камня. К счастью, дифракция находится в обратной зависимости от длины волны, чем и пользуются инженеры, применяя свет ультрафиолетового диапазона с длиной волны 195 нм. Почему не еще меньше? Просто более короткая волна не будет преломляться собирающей линзой, лучи будут проходить насквозь, не фокусируясь. Увеличить собирающую способность линзы тоже нельзя — не позволит сферическая аберрация: каждый луч будет проходить оптическую ось в своей точке, нарушая фокусировку.

Максимальная ширина контура, которую можно отобразить с помощью фотолитографии, — 70 нм. Чипы с более высоким разрешением печатают в несколько приемов: наносят 70-нанометровые контуры, протравливают схему, а затем экспонируют следующую часть через новую маску.

Сейчас в разработке находится технология фотолитографии в глубоком ультрафиолете, с применением света с экстремальной длиной волны около 13,5 нм. Технология предполагает использование вакуума и многослойных зеркал с отражением на основе межслойной интерференции. Маска тоже будет не просвечивающим, а отражающим элементом. Зеркала лишены явления преломления, поэтому могут работать со светом любой длины волны. Но пока это лишь концепция, которую, возможно, станут применять в будущем.

Как сегодня делают процессоры

Item 1 of 12

1 / 12

Идеально отполированную круглую кремниевую пластину диаметром 30 см покрывают тонким слоем фоторезиста. Равномерно распределить фоторезист помогает центробежная сила.

13 000 телевизоров

Альтернативой фотолитографии считают электролитографию, когда экспонируют не светом, а электронами, и не фото-, а электрорезист. Электронный пучок легко фокусируется в точку минимального размера, вплоть до 1 нм. Технология напоминает электронно-лучевую трубку телевизора: сфокусированный поток электронов отклоняется управляющими катушками, рисуя изображение на кремниевой пластине.

До последнего времени эта технология не могла конкурировать с традиционным методом из-за низкой скорости. Чтобы электрорезист среагировал на облучение, он должен принять определенное количество электронов на единицу площади, поэтому один луч может экспонировать в лучшем случае 1 см2/ч. Это приемлемо для единичных заказов от лабораторий, однако неприменимо в промышленности.

К сожалению, решить проблему, увеличив энергию луча, невозможно: одноименные заряды отталкиваются, поэтому при увеличении тока пучок электронов становится шире. Зато можно увеличить количество лучей, экспонируя несколько зон одновременно. И если несколько — это 13 000, как в технологии Mapper, то, согласно расчетам, можно печатать уже десять полноценных чипов в час.

Конечно, объединить в одном устройстве 13 000 электронно-лучевых трубок было бы невозможно. В случае Mapper излучение из источника направляется на коллиматорную линзу, которая формирует широкий параллельный пучок электронов. На его пути встает апертурная матрица, которая превращает его в 13 000 отдельных лучей. Лучи проходят через матрицу бланкеров — кремниевую пластину с 13 000 отверстий. Около каждого из них располагается отклоняющий электрод. Если на него подается ток, электроны «промахиваются» мимо своего отверстия, и один из 13 000 лучей выключается.

Пройдя бланкеры, лучи направляются к матрице дефлекторов, каждый из которых может отклонять свой луч на пару микронов вправо или влево относительно движения пластины (так что Mapper все же напоминает 13 000 кинескопов). Наконец, каждый луч дополнительно фокусируется собственной микролинзой, после чего направляется к электрорезисту. На сегодняшний день технология Mapper прошла тестирование во французском научно-исследовательском институте микроэлектроники CEA-Leti и в компании TSMC, которая производит микропроцессоры для ведущих игроков рынка (в том числе и для Apple iPhone 6S). Ключевые компоненты системы, включая кремниевые электронные линзы, производятся на московском заводе.

Технология Mapper обещает новые перспективы не только исследовательским лабораториям и мелкосерийным (в том числе военным) производствам, но и крупным игрокам. В настоящее время для тестирования прототипов новых процессоров приходится изготавливать точно такие же фотошаблоны, как для массового производства. Возможность относительно быстрого прототипирования схем обещает не только снизить стоимость разработки, но и ускорить прогресс в этой области. Что в конечном счете на руку массовому потребителю электроники, то есть всем нам.

«Без российских компонентов мировое производство микросхем встанет»

Перенос производства

–Самым «тонким местом» отечественных технологий являются процессоры. Сейчас производство «Байкалов«и «Эльбрусов» под вопросом из-за санкций. В теории производство можно перенести с Тайваня в Россию?

– Пока это невозможно, потому что у нас нет заводов. Для того, чтобы организовать хотя бы один завод в РФ, нужно иметь оборудование, квалифицированные кадры, также нужен контракт на выпуск печатных плат. Все это очень дорого. Кроме того, наш климат также увеличивает стоимость фабрики, потому что нужно будет поддерживать высокий уровень влажности на производстве.

До санкций никто не задумывался всерьез о том, чтобы освоить производство. Просто никто не верил, что это все могут перекрыть. Думать об инвестициях в эту сферу начали только сейчас.

Развитие этой области требует десятки, даже сотни миллиардов долларов, поэтому проще было закупать из-за границы готовое оборудование, те же процессоры.

Конечно, экономически невыгодно вкладываться в такое производство, но это важнее для суверенитета страны, чем покупки импортных устройств и микрочипов. Сейчас нужно поднимать такое производство, другого варианта просто нет.

close

100%

– Но мы пока в России будем строить фабрики, производство отечественных процессоров ведь можно куда-то перебазировать?

– Единственное предприятие, куда можно перенести производство— это SMIC [Semiconductor Manufacturing International Corporation — крупнейшая китайская компания, занимающаяся производством микроэлектроники] в Шанхае. Но дело в том, что оно тоже попало под санкции. Поэтому АSML [нидерландская компания, крупнейший производитель литографического оборудования для микроэлектронной промышленности] им, как и нам, не продает оборудование под новый техпроцесс.

Плюс все равно не нужно исключать Тайвань. Вначале TSMC [Taiwan Semiconductor Manufacturing Company — тайваньская компания, занимающаяся изучением и производством полупроводниковых изделий] заявила о прекращении производства процессоров «Эльбрус» и «Байкал», но позже ее руководство сделало совершенно другие заявления, сказав, что если они все-таки введут озвученные санкции, то ответными санкциями Россия просто выключит компанию из производственных циклов.

– Что нужно для того, чтобы открыть производство процессоров на новом месте?

– Чтобы перенести производство, нужно подстроить архитектурные особенности под программное обеспечение фабрики.

Это занимает где-то год-полтора работы. Но это при том, что на предыдущей фабрике все процессы были отработаны.

Если что-то было не доделано, то процесс затянется еще на какое-то время. Наши специалисты считают, что в Китае на SMIC они запустятся за год-полтора.

– Кроме ASML закупить оборудование не у кого?

– Это монополист на рынке оборудования для производства современных сверхтонких техпроцессов, который из-за санкций не продает нам ничего.

– Как же была допущена такая монополия?

– Они освоили процесс производства литографических сканеров, а другие нет. У других не хватает образованных кадров или нет инвестиций.

– Сейчас наши чипы производятся только на Тайване?

– Микропроцессоры – да. Все-таки они рассчитаны на 28 и 16 нанометров, в России такого оборудования и производства нет. Если мы говорим о 16 нм и ниже, то такого оборудования нет даже в Китае.

Тайваньская фабрика – самая крупная в мире. Китай пытается сделать что-то подобное, в частности, SMIC. Но эта фабрика все равно не дотягивает, потому что, недостаточно квалифицированных кадров.

Тот же Китай последние годы просто переманивает людей с тайваньской фабрики. И достаточно успешно, но опять же, теперь у них из-за санкций нет оборудования, необходимого для производства сверхтонких процессоров.

– Почему нужных кадров так мало?

– Это очень сложное производство. Сотрудники должны уметь обращаться с программами, в которых они создают цифровые копии будущих микросхем. Кроме того, профессионалы должны уметь создавать из цифрового варианта уже настоящий процессор. Таких людей очень мало в мире в целом, взять их негде.

Можно сделать свой кремний

– Какие еще есть варианты развития микроэлектроники в России?

– Например, не делать ставку на кремниевые технологии, потому что они, в принципе, подошли уже к своему пределу.

Можно переключиться на арсенид галлия, это тоже отличный полупроводник. Из него можно развить производство микроэлектроники.

Сейчас России нет смысла включаться в гонку за кремний, потому что технология будет неактуальной буквально через несколько лет. Следует инвестировать и включаться в гонку за более перспективными технологиями, более совершенными. Россия должна стать законодателем моды, а не догонять страны Запада.

– Почему именно арсенид галлия?

– Кремниевые технологии подошли уже к своему пределу. Этот предел — один нанометр. У галлия есть плюс, потому что он позволяет делать не только плоские микросхемы, а и объемные, которые не будут упираться в пределы нанометра.

В чем проблема техническая? При производстве фотошаблона процессора мы упираемся в кристаллическую структуру, то есть уже в атомы. Чтобы увеличить производительность, фотошаблон должен быть меньше, чем размер атома. Это нонсенс, это невозможно.

Единственный способ увеличить мощности — это увеличение количества транзисторов, нам нужно идти в объемные структуры. Кремниевые технологии этого не позволяют из-за особенности материала, а арсенид галлия позволяет.

– Вы упомянули, что Россия должна стать законодателем моды, когда это может произойти?

– Хороший вопрос. Сейчас очень быстро все меняется. Поэтому с умным видом делать экспертное заключение о том, что столько-то лет понадобится — это очень сложно. Это просто будут какие-то цифры, взятые с потолка.

При текущем уровне наших технологий и при условии быстрого переноса производства мы сможем довольно быстро это сделать, может быть даже до конца десятилетия. Вопрос в том, что, если у нас будут проблемы с производством, а на Западе их не будет, то мы продолжим отставание. И этот разрыв может усугубляться.

– От каких российских компонентов зависит Запад?

– Ответными санкциями Россия может просто выключить из производственных циклов тот же завод TSMC.

Некоторые материалы, необходимые для производства микроэлектроники, поставляются из России. Например, сапфировые подложки, сверхчистая химия, редкоземельные элементы. Без российских компонентов мировое производство микросхем встанет.

Поэтому мы будем наблюдать в скором времени некое отрезвление от санкционного угара.

– Запад не может найти других поставщиков?

– Если говорим про сапфировые подложки, то Россия в производстве искусственных сапфиров занимает порядка 40% мирового производства. А если мы говорим про рынок подложек для производства микросхем, то здесь Россия уже занимает 80%.

Почему в других странах так не случилось? Производство есть и в Китае, и на Тайване, и в США, в Калифорнии. Но и Калифорния, и Тайвань — это сейсмоактивные зоны. Любой толчок приводит к тому, что надо перезапускать производство.

В Китае производства появились не так давно, и они просто не вышли на наш уровень. Чтобы нас догнать им понадобится лет 20-30. Кроме того, производство некоторых химических элементов есть только в России.

Processor Technology Обзоры, анализ и новости

Процессоры бывают разных типов для разных приложений. Однако когда дело доходит до вычислений, будь то мобильные, настольные или в Интернете вещей, эти чипы широко известны как «мозги» операции. Здесь вы найдете обзоры Hot Hardware и новости о продуктах крупнейших производителей процессоров для ПК и мобильных устройств, от Intel и AMD до Qualcomm, ARM и других.

СПИСОК КАТЕГОРИЙ: Компоненты ПКГрафика/ЗвукРазноеМатеринские платыПроцессорыПамять

АЛЬФА-ПОИСК: А Б С Д Е Ф грамм ЧАС я Дж К л М Н О п Вопрос р С Т U В Вт Икс Д Z

по Ben Funk — Пт, 9 сентября 2022 г.

Сравнение AMD Ryzen 6000 и Intel 12-го поколения для ноутбуков Задача Энергопотребление

При запуске своих мобильных процессоров Ryzen 6000 компания AMD сделала несколько смелых заявлений об энергоэффективности. В то время как первые готовые системы, такие как ASUS ROG Zephyrus G14, могли похвастаться довольно впечатляющей производительностью и хорошим временем автономной работы, именно ASUS Zenbook S 13 OLED (выше) действительно занял. .. Подробнее…

по Marco Chiappetta — Пн, 29 августа 2022 г.

Запуск AMD Ryzen 7000 Zen 4: скорости, характеристики, все, что вам нужно знать, и сюрприз RDNA 3 Генеральный директор доктор Лиза Су и другие члены исполнительной команды обнародовали планы компании по запуску грядущей серии Ryzen 7000 на базе Zen 4 и связанной с ней платформы. Нам посчастливилось быть готовыми к анонсам и… Подробнее…

по Marco Chiappetta — Пн, 8 августа 2022 г.

Обзор AMD Threadripper Pro 5965WX: многоядерный процессор Zen 3 Monster

фронт Threadripper был сравнительно тихим. Процессоры серий Threadripper и Threadripper Pro 3000 были выпущены еще в 2020 году, и еще несколько месяцев назад компания мало говорила о… Подробнее…

по Marco Chiappetta — вторник, 28 июня 2022 г.

Обзор Core i9-12900KS: протестирован самый быстрый процессор Intel Alder Lake похож на флагманский процессор того поколения, но с повышенной тактовой частотой для повышения производительности. То же самое относится и к процессорам Core 12-го поколения на базе Alder Lake. Когда… Подробнее…

по Зак Киллиан — Чт, 09 июня 2022 г.

AMD представляет чиплеты RDNA 3, 3D V-Cache для Zen 4 и чипы для ноутбуков Phoenix Point

и компания также подтвердила несколько деталей, о которых распространители слухов сообщают уже несколько месяцев. Мы собираемся просмотреть анонсы компании в серверном пространстве в будущем… Подробнее…

по Марко Кьяппетта — Пт, 3 июня 2022 г. Обзор ноутбука

Ryzen 6000 и ASUS ROG Zephyrus G14: новый взгляд на производительность Во время празднования генеральный директор доктор Лиза Су, Фрэнк Азор, Джейсон Банта и Лаура Смит совместно представили широкий спектр продуктов, включая Radeon RX 6500 XT, мобильные процессоры серии Ryzen 6000 и обновленную мобильную серию Radeon RX 6000S… Подробнее…

по Зак Киллиан — Пн, 23 мая 2022 г.

AMD Ryzen 7000 курит Alder Lake на выступлении Computex, поскольку Zen 4 вызывает волнение

В то время как здесь, в США, раннее утро (или поздняя ночь), в Тайбэе полдень, и AMD только что закончила свое выступление на Computex 2022. Некоторые из выступлений на сегодняшнем мероприятии были посвящены последним выпускам компании, таким как мобильные процессоры серии Ryzen 6000 и ноутбуки, которые появятся на рынке на их основе… Подробнее…

по Марко Чиаппетта — Чт, 14 апреля 2022 г.

AMD Ryzen 7 5800X3D CPU Review: King Of PC Gaming в потребительском процессоре, ориентированном непосредственно на геймеров. Хотя чип, который генеральный директор AMD доктор Лиза Су держала на сцене, несколько отличался от Ryzen 7 5800X3D, который мы покажем… Подробнее…

по Марко Кьяппетта — Пн, 4 апреля 2022 г.

Весеннее обновление процессоров AMD: Ryzen 7 5700X и доступное трио Ryzen 5 протестированы процессорное пространство для настольных ПК с процессорами Core 12-го поколения на базе процессоров Alder Lake, AMD Ryzen 5000 Series остается привлекательным в своем стеке… Подробнее…

по Зак Киллиан — вторник, 22 марта 2022 г.

NVIDIA запускает Hopper h200, крупнейший в мире ускоритель ИИ и вычислений с 30-кратной производительностью A100

Еще в 1990-х годах NVIDIA начала продавать графические адаптеры для настольных ПК. После неудачного старта с NV1, NVIDIA вскоре зарекомендовала себя как лидер по производительности с выпуском чипа TwiN-Texel (TNT) и оригинальной GeForce 256, а также как технологический лидер. Это все древнее… Подробнее…

по Пол Лилли — вторник, 22 марта 2022 г.

NVIDIA представляет 144-ядерный процессор Grace Superchip, соединение NVLink-C2C для измельчения рабочих нагрузок высокопроизводительных вычислений ) рабочие нагрузки. На самом деле это два процессора, соединенные вместе в одном корпусе. Чипы когерентно соединяются через NVLink-C2C, новую высокоскоростную… Подробнее…

по Марко Кьяппетта — вторник, 25 января 2022 г.

Intel Core i9-12900HK с RTX 3080 Ti Обзор: ноутбук MSI GE76 Raider кричит

На ежегодном мероприятии, посвященном архитектурному дню в конце прошлого года, Intel раскрыла множество подробностей о своих настольных и мобильных процессорах Core 12-го поколения на базе Alder Lake. Для непосвященных: процессоры Core 12-го поколения оснащены новейшими микроархитектурами процессоров Intel (да, во множественном числе) в гибридной конструкции, которая сочетает в себе. .. Подробнее…

по Paul Lilly — Вт, 04 января 2022 г.0003

Intel только что расширила свою линейку процессоров Alder Lake для настольных ПК почти двумя десятками новых SKU, охватывающих категории продуктов Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 и Core i9. она также представила три стандартных решения для охлаждения своих новейших чипов Alder Lake и добавила три дополнительных чипсета серии 600, все в… Подробнее…

по Paul Lilly — Вт, 04 января 2022 г.0003

Выпуск Intel процессоров для ноутбуков на базе своей архитектуры Alder Lake был неизбежен, и этот день официально настал. Как и в случае с настольными компьютерами, Intel начинает работу со своих высокопроизводительных компонентов, в данном случае это линейка Core H-серии 12-го поколения с 14 физическими ядрами и 20… Подробнее…

по Paul Lilly , Myriam Joire — вторник, 7 декабря 2021 г.0003

Компания Qualcomm недавно анонсировала новый флагманский мобильный чипсет для Android-устройств следующего поколения, Snapdragon 8 Gen 1, который также положил начало ребрендингу платформы Snapdragon. В дальнейшем Qualcomm больше не будет использовать трехзначные обозначения моделей, как это было с прошлыми чипсетами, такими как Snapdragon 888+ 5G. В… Подробнее…

по Colton Westrate — Wed, Dec 01, 2021

HiFive Unmatched: изучение вычислительного опыта RISC-V

Эксперименты с отладочной платой SiFive HiFive Unmatched RISC-V в течение последних нескольких недель казались чем-то вроде шага назад во времени. Этот опыт оставил у меня чувство легкой ностальгии. Представьте это. 1997. Я второкурсник старшей школы. Я иду домой к другу после занятий, потому что долгожданный диск с чем-то под названием «Slackware… Подробнее…

по Marco Chiappetta — четверг, 4 ноября 2021 г.

Обзор производительности процессора Intel 12-го поколения Alder Lake: Chipzilla возвращается

Процессоры Intel Core 12-го поколения, представленные на прошлой неделе, наконец-то готовы к работе в прайм-тайм. Время инсинуаций и спекуляций прошло – по большей части. Мы имели… Подробнее…

по Marco Chiappetta — среда, 27 октября 2021 г.

Дебют процессоров Intel 12-го поколения: процессоры Alder Lake готовы к бою Процессоры Core 12-го поколения под кодовым названием Alder Lake. Мы целую вечность освещали утечки, слухи и все, что появлялось в отношении Ольхового озера. И после недавнего Intel… Подробнее…

по Кит 9 мая0010 — Пн, 18 октября 2021 г.

Intel уверена, что сможет вернуть Apple в качестве покупателя после изгнания с компьютеров Mac не помешает генеральному директору Intel Пэту Гелсингеру отказаться от Intel. В настоящее время Apple переходит на второе поколение процессоров M1 после отказа от Intel после 15 лет партнерства. В 2020 году Apple анонсировала собственный… Подробнее…

по Марко Кьяппетта — Пт, 01 октября 2021 г.

Intel Core i7-1195G7 Производительность: MSI Prestige 14 EVO Flies

Ранее в этом году мы рассмотрели MSI Prestige 14 EVO, высокопроизводительный тонкий и легкий ультрабук, который упаковывая новейшую мобильную платформу Intel на базе Tiger Lake на тот момент. В нашей тщательной оценке машины мы обнаружили, что она предлагает мощный процессор и производительность интегрированной графики… Подробнее…

по Marco Chiappetta — Пт, 24 сентября 2021 г.

Обзор ASUS ZenBook 13 OLED: Ryzen 5000-Powered Excellence

Большая часть разговоров о продолжающемся нападении AMD на Intel вращалась вокруг рынков настольных компьютеров и серверов, где популярность процессоров Ryzen и EPYC компании постоянно росла, поколение за поколением . Однако AMD также добилась значительных успехов в области мобильных устройств, выпустив как высококлассные игровые ноутбуки, так и… Подробнее…

по Дэйв Альтавилла , Марко Чьяппетта — Чт, 19 августа 2021 г.

День архитектуры Intel 21: анонсированы Alder Lake, Arc, Sapphire Rapids и многое другое

Компания Intel провела свой ежегодный День архитектуры в начале этой недели, и можно с уверенностью сказать, что представители прессы и аналитических с замиранием сердца ждали подробного описания кремниевых архитектур нового поколения и продуктов компании, которые обычно представляются на мероприятии. В этом году… Подробнее…

1 2 3 4 5 Далее

Микропроцессорные ядра и процессорная технология — Arm®

Учетная запись Arm

Войдите в систему, чтобы получить доступ к своей учетной записи Arm.

ЛогинРегистрация

Товары

ЦП и NPU

IP-процессор для самого широкого спектра устройств — от датчиков до серверов.

Мультимедиа

Процессоры Mali предлагают комплексное мультимедийное решение для SoC.

Физический IP

Решения для эффективной реализации сложных проектов SoC.

Система IP

Идеально подходит для высокоэффективных конечных точек Интернета вещей или высокопроизводительного серверного SoC.

Security

Security IP предназначен для защиты от множества различных уязвимостей.

Подсистемы

Corstone ускоряет разработку безопасных SoC для IoT и встраиваемых устройств.

Neoverse

Процессоры для рабочих нагрузок и решений высокопроизводительных вычислений и облачной инфраструктуры.

Ethos

NPU с расширенными возможностями обработки для обеспечения высочайшей производительности при выводе результатов машинного обучения.

Cortex-A

Процессоры приложений для устройств, выполняющих сложные вычислительные задачи.

Cortex-R

Процессоры реального времени, обеспечивающие быструю и надежную работу систем, критичных ко времени.

Cortex-M

Процессоры с низким энергопотреблением для микроконтроллеров и приложений с ограниченным энергопотреблением.

Графические процессоры Mali

Графические процессоры для различных мобильных устройств, от смарт-часов до автономных транспортных средств.

Средства разработки и программное обеспечение

• Дизайн SoC
• Программные инструменты для встраиваемых систем и Интернета вещей
• Инструменты для серверов и высокопроизводительных вычислений
• Инструменты для разработки графики
• Платы для разработки

ОС Mbed OS

Открытая ОС для создания интеллектуальных операционных систем Интернета вещей.

Arm Architecture

Arm Architecture позволяет нашим партнерам создавать свои продукты эффективным, доступным и безопасным способом. Новая архитектура Armv9 обеспечивает более высокую производительность, улучшенную безопасность и возможности DSP и ML.

Arm Flexible Access

Arm Flexible Access обеспечивает быстрый, простой и неограниченный доступ к широкому спектру IP, инструментов и поддержки для оценки и полной разработки решений.

Загрузки

Ищите, просматривайте и загружайте продукты, программное обеспечение и инструменты Arm.

Документация

Получите технические руководства и документацию для продуктов Arm.

Решения

Автомобилестроение

ИгрыЗдравоохранениеПромышленностьУмные городаУмные домаХранениеНосимая одежда

Мобильные вычисления

Искусственный интеллектМашинное обучениеИнтернет вещейСетевая инфраструктура 5GОблачные вычисленияПограничные вычисленияВысокопроизводительные вычисленияБезопасность

Общие вычисления

Целостный системный подход к разработке масштабируемых мобильных решений.

Комплексные решения для Интернета вещей

Аппаратные и программные решения для упрощения и ускорения разработки.

Project Cassini

Совместная инициатива, основанная на стандартах, для облачного программного обеспечения на устройствах на базе Arm.

Project Centauri

Инициатива общеотраслевых стандартов для обеспечения безопасности и совместимости с IoT.

Arm for Startups

Бесплатный доступ к интеллектуальной собственности, решениям, инструментам и поддержке, необходимым для запуска инноваций.

Партнеры

Найти партнера

Найдите в нашей экосистеме партнеров решения нового поколения на базе Arm.

Каталог экосистем искусственного интеллекта

Экосистема искусственного интеллекта компании Arm помогает создавать решения искусственного интеллекта нового поколения. Свяжитесь с партнерами по экосистеме искусственного интеллекта Arm.

Каталог автомобильной экосистемы

Автомобильная экосистема Arm соединяет вас с нужными партнерами, позволяя создавать эффективные масштабируемые автономные решения следующего поколения.

Каталог экосистемы IoT

Узнайте о партнерах по экосистеме Arm IoT, которые могут помочь воплотить идею в безопасное, лидирующее на рынке устройство.

Экосистема партнеров

Экосистема Arm — это сообщество поставщиков, которые предоставляют продукты и услуги, основанные на архитектурах на основе Arm.

Партнерская программа AI

Arm стремится помочь своим партнерам привлечь разработчиков и лиц, принимающих решения, на их целевых рынках.

Arm Approved Design Partners

Программа Arm Approved Design Partner представляет собой глобальную сеть компаний, оказывающих дизайнерские услуги, одобренных Arm.

Утвержденные Arm учебные партнеры

Arm утверждает и поддерживает определенное количество аккредитованных партнеров и утвержденных учебных центров для проведения некоторых учебных курсов Arm по лицензии.

Поддержка и обучение

Загрузки

Загрузите широкий спектр продуктов, программного обеспечения и инструментов Arm с нашего веб-сайта для разработчиков.

Документация

Будьте в курсе технических руководств и другой документации.

Сообщество разработчиков

Узнайте больше, задайте вопросы и ответьте на них в сообществе самообслуживания Arm.

Информация о поддержке и обучении

Получите необходимую помощь, когда она вам понадобится, с помощью нашего ряда вариантов поддержки и обучения.

Техническая поддержка

Решайте проблемы, получая советы и помощь от экспертов Arm на протяжении всего контракта на поддержку.

Открытие обращения в службу поддержки

Быстро и эффективно решайте технические проблемы с продуктами Arm, открыв обращение в службу поддержки.

Ресурсы

Сайт разработчиков Arm

Технические ресурсы для продуктов, услуг, архитектуры и технологий Arm.

Библиотека ресурсов

Найдите последние ресурсы, чтобы принять правильное решение для вашего проекта, включая официальные документы, отчеты, вебинары и т. д.

Форумы Arm

Задавайте вопросы о продуктах и ​​технологиях Arm и ищите решения в нашей базе знаний.

Блоги Arm Tech

Получайте последние новости и информацию о продуктах Arm.

Блог Arm Blueprint

Руководители и влиятельные лица Arm делятся идеями и мнениями из крупнейшей в мире вычислительной экосистемы.

Education

Arm Education состоит из программы Arm University Program, Arm Education Media и программы Arm School Program.

Книги

Arm Образовательные книги нравятся студентам и учащимся по мере того, как они переходят от новичков к экспертам в проектировании систем на базе Arm.

Research

Arm Research Program поддерживает академических и промышленных исследователей в широком диапазоне дисциплин.

Mbed OS

Специальный веб-сайт для разработчиков Mbed OS и форум Mbed для подробных обсуждений.

Компания

Лидерство

Наш бизнес — фундаментальные технологии. Наши лидеры — это фундамент, на котором мы строим.

Карьера

Присоединяйтесь к команде, обладающей навыками и талантом, чтобы сделать миллиарды жизней лучше.

Новости

Получайте последние новости о Arm, наших продуктах и ​​услугах.

Мероприятия

Посещение Arm на выставках, семинарах, мастер-классах, вебинарах и технических симпозиумах.

Поставщики

База снабжения вооружений является источником передового опыта, стандартов качества и инноваций для сторонних продуктов, товаров и услуг.

Истории успеха

Узнайте, как Arm и партнеры вместе помогают компаниям внедрять инновации и расширять границы возможного в разных отраслях и в любом масштабе.

Программа для новаторов

Ведущие технические эксперты делятся ключевыми знаниями в своей области и рассказывают о своей впечатляющей работе по созданию ведущих в отрасли инноваций на платформе Arm.

Центр управления безопасностью

Комплексные предложения по обеспечению безопасности и наша постоянная приверженность обеспечению безопасности наших клиентов.

Качество в Arm

Стремление Arm к удовлетворению потребностей клиентов ставит качество в основу всего, что мы делаем.

Политика

Условия и политика веб-сайта.

Кодекс деловой этики

Основа нашей программы соответствия и ценный источник информации для всех сотрудников Arm.

Устойчивое развитие

Arm создает масштабные позитивные изменения с помощью людей, инноваций, инвестиций и лидерства.

Заявление о современном рабстве

Arm соответствует разделу 54 Закона Великобритании о современном рабстве 2015 года.

Arm — ведущий поставщик процессорных IP-технологий, предлагающий самый широкий спектр ядер для удовлетворения требований к производительности, мощности и стоимости каждого устройства — от датчиков IoT до суперкомпьютеров, от смартфонов и ноутбуков до автономных транспортных средств.

Фильтр продукта

Результаты: 47 элементов

Выбранные фильтры: Фильтр не применялся

Семейство процессоров

Семейство процессоров

Очистить все | X

Cortex-A

Высочайшая производительность при оптимальном энергопотреблении

Cortex-M

Питание самых энергоэффективных встраиваемых устройств

Cortex-R

Высокая производительность в режиме реального времени

Ethos — NPUs

Highest performance for machine learning inference

Neoverse

Scalable and flexible for cloud to edge infrastructure

SecurCore

Powerful solutions for physical security applications

Licensing Plan

Licensing Plan

Х

— Нет фильтра —

Гибкий доступ

Стандартное лицензирование

Варианты использования

Варианты использования

Х

— Нет фильтра —

5G RAN

AR/VR

Автомобильный

Автономная система вождения

Камеры

Облачные вычисления

Вычислительное хранилище

Бытовая электроника

Цифровая обработка сигналов

Пограничный шлюз

Электронная продажа билетов

Встроенный

Корпоративная сеть

Мониторы окружающей среды

Игры

Здравоохранение

промышленный

Интернет вещей

Вычисление на большом экране

Логистика

Машинное обучение

Мобильный

Мобильный безопасный элемент

Сетевая инфраструктура

Оплата

Робототехника

Слияние датчиков

Умные Здания

Интеллектуальная карточка

Умные города

Умные дома

SmartNIC

Смартфоны

Хранилище

Суперкомпьютеры и HPC

Телеком

Конечные точки tinyML

Транспорт

Коммунальные услуги и энергетика

Транскодирование видео

Носимые

Проводная/беспроводная сеть

Технологии

Технологии

Х

— Нет фильтра —

большой маленький

CMSIS

Когерентный I-кэш

Вычислительная библиотека

Прямое соединение

DSP

DynamIQ

Плавающая точка

ПЛИС

Функциональная безопасность

гелий

Блок управления памятью (MY)

Многопоточность

НЕОН

Вычисления в реальном времени

Безопасность

Защита от несанкционированного доступа и ошибок

TrustZone

Фильтр товаров

Результаты: 47 товаров

Выбранные фильтры: Фильтр не применялся

Кортекс-А

Cortex-A715

«Большой» процессор Armv9 второго поколения для лучшей в своем классе производительности

• Рабочая лошадка кластера ЦП в конфигурациях «big. LITTLE».
• Целенаправленная оптимизация микроархитектуры для повышения энергоэффективности на 20 %.
• Постоянный прирост производительности, соответствующий Cortex-X1, процессору Arm Cortex-X первого поколения.

Cortex-A710

«Большой» процессор Armv9 первого поколения, обеспечивающий баланс производительности и эффективности

• Добавление функций архитектуры Armv9 для повышения производительности и безопасности.
• Оптимально для мобильных вычислительных устройств, таких как смартфоны и смарт-телевизоры.
• Повышение энергоэффективности на 30% по сравнению с Cortex-A78.

Cortex-A510

Высокоэффективный «МАЛЕНЬКИЙ» ЦП Armv9 первого поколения

• Значительное повышение производительности для высокоэффективного ЦП.
• Инновационные обновления микроархитектуры.
• Повышение производительности машинного обучения более чем в 3 раза по сравнению с Cortex-A55.

Cortex-A78

Высокопроизводительный процессор четвертого поколения на основе технологии DynamIQ. Самый эффективный премиальный процессор Cortex-A

• Создан для потребительских устройств следующего поколения
• Обеспечение иммерсивного опыта на новых форм-факторах и складных устройствах
• Повышение скорости отклика и возможностей устройств машинного обучения, таких как распознавание лиц и речи

Cortex-A78C

Предоставление ориентированных на рынок решений с расширенными функциями безопасности и конфигурациями с большими ядрами

• Производительность на уровне ноутбуков и игры на ходу
• Повышенная безопасность данных и устройств с аутентификацией указателя
• Улучшенная масштабируемость благодаря конфигурации только с 8 большими ядрами и до 8 МБ кэш-памяти третьего уровня

Cortex-A78AE

Самый передовой процессор Arm, разработанный для критически важных с точки зрения безопасности приложений

• Подходит для сложных автоматизированных систем вождения и промышленных автономных систем
• Функция Split-Lock с гибридным режимом для гибкости операций
• Расширенная поддержка требований безопасности ISO 26262 ASIL B и ASIL D

Кортекс-А77

Высокопроизводительный процессор третьего поколения на основе технологии DynamIQ

• Лидер по производительности и эффективности для мобильных решений 5G
• Повышена скорость отклика для машинного обучения на устройстве
• Создан для смартфонов и ноутбуков следующего поколения

Cortex-A76

Высокопроизводительный процессор второго поколения на основе технологии DynamIQ

• Предназначен для устройств, выполняющих сложные вычислительные задачи
• Более высокая производительность однопоточной обработки и улучшенная энергоэффективность
• Обеспечивает более быстрое реагирование и пограничную поддержку приложений машинного обучения

Cortex-A76AE

Первый в мире процессор автономного класса со встроенными функциями безопасности

• Специально создан для приложений функциональной безопасности, таких как ADAS и автономные транспортные средства
• Первый прикладной процессор с функцией Split-Lock
• Безопасность, соответствующая отраслевым стандартам, включая ISO 26262 ASIL D

Cortex-A75

Высокопроизводительный процессор первого поколения на основе технологии DynamIQ

• Гибкая архитектура обеспечивает широкую экосистему поддержки
• Выполняет до трех инструкций параллельно за такт
• Широкое использование на рынке включает смартфоны, серверы, автомобильные приложения и многое другое

Cortex-A73

Высокоэффективный ЦП, поддерживающий высокую производительность

• Повышенная энергоэффективность до 30 процентов по сравнению с предыдущими версиями
• Самый маленький процессор Armv8-A
• Предназначен для мобильных и потребительских приложений

Cortex-A72

Высокопроизводительный ЦП, который имеет множество применений, включая мобильные и встроенные технологии

• Усовершенствованный предсказатель ветвлений снижает нерациональное потребление энергии
• Получите значительные преимущества за счет снижения требований к памяти
• Подходит для реализации в конфигурации Arm big. LITTLE

Кортекс-A65AE

Первый многопоточный процессор Arm Cortex-A с функцией Split-Lock для обеспечения функциональной безопасности

• Лучшая в своем классе эффективность пропускной способности для рабочих нагрузок с интенсивным использованием памяти
• Высочайший уровень безопасности благодаря технологии Dual Core Lock-Step для решения критически важных задач с точки зрения безопасности
• Поддерживает Split-Lock для повышения экономической эффективности в приложениях со смешанной степенью важности

Cortex-A65

Первый многопоточный процессор Arm Cortex-A.

• Лучшая в своем классе эффективность пропускной способности для рабочих нагрузок с интенсивным использованием памяти
• Обрабатывает два потока одновременно, масштабируется до восьми ядер в одном кластере
• Построен на технологии DynamIQ, поддерживает множество конфигураций

Cortex-A55

Самый высокоэффективный процессор среднего уровня, который может работать в паре с высокопроизводительным процессором в конфигурации DynamIQ

• Гибкая конструкция отвечает требованиям для поддержки широкого спектра рыночных приложений
• Идеально подходит для небольших устройств с ограниченным пространством
• Предназначен для совместимости с конфигурациями DynamIQ

Cortex-A53

Самый распространенный процессор среднего класса со сбалансированной производительностью и эффективностью

• Доступен в версии Arm Flexible Access
• Выбор для высокой однопоточности и производительности FPU/Neon
• Поддерживает широкий спектр автомобильных и сетевых приложений и многое другое
• Самый распространенный 64-битный процессор Armv8-A

Cortex-A35

Процессор Armv8-A, поддерживающий 32- и 64-разрядные версии

• Функции управления питанием снижают бюджет энергопотребления
• Поддерживает 64-битную обработку, подходящую для встроенных приложений
• Идеальный процессор для узлов и шлюзов Интернета вещей

Cortex-A34

Самый маленький и энергоэффективный 64-разрядный процессор Armv8-A

• Масштабируемость от одного ядра до кластера из 4 процессоров
• Расширенное управление питанием с функциями управления питанием в режиме ожидания
• Поддерживает 64-битную обработку, подходящую для встроенных приложений

Cortex-A32

Самый компактный процессор Armv8-A с самым низким энергопотреблением

• Расширенное управление питанием с функциями управления питанием в режиме ожидания
• Масштабируемость использования в качестве одного ядра или до кластера из четырех процессоров
• Логичный выбор для рынков встраиваемых систем и IoT

Кортекс-А7

Самый маленький и эффективный 32-разрядный процессор Armv7-A

• Расширенная аппаратная виртуализация, обеспечиваемая расширениями Armv7-A
• Улучшенная производительность памяти до 20 процентов по сравнению с предшественниками
• Поддерживает 32-разрядные многофункциональные операционные системы, включая Linux

Cortex-A5

Настраиваемый процессор Armv7-A для высокой производительности при малом энергопотреблении

• Масштабируемая универсальность для экономичных приложений с низким энергопотреблением
• Расширенные функции и богатая поддержка ОС для самых маленьких устройств
• Доступ по цене 0 долларов США через Arm Flexible Access

Кортекс-М

Cortex-M85

Самый производительный процессор Cortex-M последнего поколения с технологией Arm Helium

• Обеспечивает беспрецедентную скалярную производительность, DSP и ML при сохранении детерминизма Cortex-M и простой модели программирования
• Обеспечивает повышенную безопасность программного обеспечения с новым расширением PACBTI
.

Cortex-M55

Основной процессор Cortex-M с поддержкой ИИ и технологией Arm Helium

• Обеспечивает эффективную производительность ML и DSP для Cortex-M
• Упрощает внедрение ИИ для Интернета вещей благодаря простоте использования Cortex-M, единой цепочке инструментов, оптимизированным программным библиотекам и ведущей в отрасли встроенной экосистеме

Cortex-M35P

Первый процессор Armv8-M со встроенной защитой от несанкционированного доступа

• Добавленные функции физической устойчивости и системной безопасности не повлияют на производительность
• Включает опцию встроенной цифровой обработки сигналов (DSP)
• Уровни защиты защищают от легких атак и захвата системы

Cortex-M33

Идеальное сочетание детерминизма в реальном времени, эффективности и безопасности

• Упрощение обработки цифровых сигналов с безопасностью
• Выделите свой продукт с помощью программной изоляции TrustZone
• Обеспечивает 32-разрядную производительность даже для самых простых и недорогих устройств

Cortex-M23

Микроконтроллер с наименьшим энергопотреблением и защитой TrustZone

• Включает встроенную основу безопасности с TrustZone; Защита памяти сводит к минимуму риск неожиданного доступа
• Идеальный процессор для использования в узлах IoT, собирающих энергию, и небольших датчиках
• Доступ по цене 0 долларов США через Arm Flexible Access

Cortex-M7

Высокопроизводительный процессор Cortex-M

• Упрощает обработку сигналов, чтобы сделать высокопроизводительные цифровые сигнальные процессоры массовыми
• Встроенная обработка с плавающей запятой снижает энергопотребление
• Поддерживает инновационные микроконтроллеры для более интенсивных задач автоматизации

Cortex-M4

Управление и производительность устройств со смешанными сигналами

• Встроенная цифровая обработка сигналов (DSP) упрощает проектирование системы
• Основные характеристики микроконтроллера делают его идеальным для промышленных приложений
• Самый распространенный процессор Cortex-M с широкой экосистемой

Cortex-M3

Исключительная 32-битная производительность при низком энергопотреблении

• Доступ по цене 0 долларов США через Arm Flexible Access
• Обычно используется во многих устройствах умного дома
• Развернуто на миллиардах устройств в широком наборе встроенных приложений

Кортекс-М1

Небольшой маломощный процессор Cortex-M для устройств FPGA

• Доступно без лицензионного сбора через DesignStart FPGA
• Основан на самой проверенной и надежной встроенной архитектуре
• Оптимизирован для разработки ПЛИС

Cortex-M0+

Самый энергоэффективный из доступных процессоров Arm

• Воспользуйтесь преимуществами 32-битной интеллектуальной обработки по цене 8-битной
• Три оптимизированных режима низкого энергопотребления позволяют экономить энергию
• Чаще всего используется в носимых устройствах для здравоохранения, фитнеса и т. д.

Cortex-M0

Самый маленький доступный процессор Arm

• Доступ по цене 0 долларов США через Arm Flexible Access
• Идеально подходит для интеллектуальных датчиков и систем смешанных сигналов на кристалле (SoC)
• Три оптимизированных режима низкого энергопотребления позволяют экономить энергию

Кортекс-R

Кортекс-R82

Самый производительный процессор реального времени

• Предлагает эффективные и высокопроизводительные вычисления для сложных приложений хранения
• Поддерживает технологию Arm Neon для ускорения машинного обучения
• Реализует MMU для поддержки многофункциональных ОС

Cortex-R52

Усовершенствованный процессор для функциональной безопасности

• Обеспечивает расширенные функции безопасности для ряда автомобильных приложений
• Разделение программного обеспечения защищает критически важный для безопасности код
• Высокопроизводительные многоядерные кластеры обеспечивают быстродействие в режиме реального времени

Cortex-R52+

Поддержка виртуализации в режиме реального времени для функциональной безопасности

• Разделение программного обеспечения позволяет интегрировать несколько операционных систем, защищая критически важный для безопасности код
• Высокопроизводительные многоядерные кластеры обеспечивают быстродействие в режиме реального времени

Cortex-R8

Высокопроизводительный процессор, подходящий для контроллеров хранения и модемов

• Предлагает низкую задержку
• Конфигурируемые порты поддерживают гибкие варианты дизайна
• Обеспечивает быстродействие, необходимое для высокопроизводительных приложений хранения данных

Cortex-R4

Самый компактный процессор, работающий в режиме реального времени

• Обеспечивает превосходную энергоэффективность и экономичность
• Приоритет надежности и управления ошибками с помощью встроенной обработки ошибок
• Идеально подходит для встроенных приложений, включая автомобили и камеры

Этос — NPU

Ethos-N78

Масштабируемый и эффективный процессор логических выводов второго поколения

• Ускорение логических выводов в 2 раза при снижении пропускной способности на 40 %, повышении эффективности на 25 %
• Несколько рынков от 1 до 10 TOP/s и до 90 уникальных конфигураций
• Разработайте один раз, разверните где угодно с онлайн- и оффлайн-компиляцией

Этос-U65

Внедрение инноваций в новый мир устройств ИИ на периферии и в конечных точках

• Обеспечивает производительность машинного обучения 1,0 TOP/s при толщине около 0,6 мм ²
• Партнер с возможностью настройки от 256 до 512 8-битных MAC-адресов
• Унифицированная цепочка инструментов поддерживает системы на базе Cortex-M и Cortex-A

Ethos-U55

Настраиваемая и эффективная встроенная система логического логического вывода

• Обеспечивает скорость до 0,5 TOP/s, 480-кратный подъем ML и снижение энергопотребления на 90 % 
• Partner настраивается от 32 до 256 8-битных MAC-адресов толщиной около 0,1 мм ²
• Быстрая разработка с помощью единой цепочки инструментов для Cortex-M и Ethos-U

Arm NN SDK

Преодолевает разрыв между существующими каркасами нейронных сетей и базовым IP

• Бесплатно
• поддерживает процессоры Arm Cortex, графические процессоры Arm Mali и процессор машинного обучения Arm
.
• Arm NN для NNAPI ускоряет нейронные сети на устройствах Android

Неоверс

Neoverse V1

Высокопроизводительный уровень, предназначенный для высокопроизводительных вычислений, высокопроизводительных вычислений в облаке и приложений с ускорением AI/ML.

• Первая реализация SVE от Arm для рынка высокопроизводительных вычислений с 2-кратным плавающим и 4-кратным увеличением ML по сравнению с Neoverse N1
• Расширяет лучшую на рынке производительность за счет увеличения IPC на 50 % по сравнению с Neoverse N1

Neoverse N2

Лидирующая эффективность производительности для инфраструктуры Cloud-to-Edge

• Лидирующая на рынке масштабируемость и универсальность
• Значительное улучшение производительности IPC на 40 % по сравнению с Neoverse N1
• Armv9 представляет ключевые функции для повышения производительности (SVE2) и безопасности (MTE)

Neoverse N1

Ускорение перехода от масштабируемой облачной к пограничной инфраструктуре

• Революционная производительность вычислений
• Функции платформы, относящиеся к инфраструктуре 
• Предназначен для экстремального масштабирования и разнообразия вычислений

Neoverse E1

Расширение возможностей инфраструктуры для удовлетворения требований следующего поколения к пропускной способности

• Интеллектуальный дизайн для высокоэффективной пропускной способности 
• Полностью использует разнообразную программную экосистему Arm
• Высокомасштабируемая пропускная способность для передачи данных от границы к центру

Секуркор

SC300

Высокопроизводительный процессор с низкой динамической мощностью

• Сочетает преимущества процессора Cortex-M3 с расширенными функциями безопасности
• Предназначен в первую очередь для защищенных от несанкционированного доступа смарт-карт
• Включает меры противодействия атакам по сторонним каналам и внедрению ошибок

SC000

Разработан специально для самых больших объемов смарт-карт и встроенных приложений безопасности

• Сочетает преимущества процессора Cortex-M0 с расширенными функциями безопасности
• Верхняя совместимость с процессором SC300
• Обширная экосистема встроенных инструментов, программного обеспечения и базы знаний

Показать больше — 41 шт.

Поговорите с экспертом

Узнайте, как наши процессоры могут способствовать инновациям для ваших продуктов.

Свяжитесь с нами

Контент недоступен

Этот раздел заблокирован в вашей стране

×

Что такое процессор и для чего он нужен?

Акронимы — излюбленный способ в мире технологий сделать захватывающую технологию невероятно запутанной. При поиске нового ПК или ноутбука в спецификациях будет упоминаться тип процессора, который вы можете ожидать найти в новом блестящем устройстве. К сожалению, они почти всегда не могут сказать вам, почему это так важно.

Столкнувшись с выбором между AMD и Intel, двухъядерными или четырехъядерными процессорами, а также между i3 и i7, может быть трудно определить разницу и понять, почему она важна. Знать, что лучше для вас, может быть сложно, но мы здесь, чтобы помочь вам.

Что такое процессор?

Рост9/Шаттерсток

Центральный процессор (ЦП) часто называют мозгом компьютера. Это один из нескольких блоков обработки, но, пожалуй, самый важный. ЦП выполняет вычисления, действия и запускает программы.

В старых компьютерах эти функции были разделены между несколькими процессорами. Но усовершенствования в производстве и дизайне означают, что весь ЦП может поместиться на одном чипе. Вот почему вы иногда слышите, что процессоры также называют микропроцессорами.

Эти меньшие размеры означают, что мы можем уменьшить размер компьютеров до устройств «все в одном» и иметь более тонкие и легкие ноутбуки. Эти мощные процессоры также играют центральную роль в производительности вашего смартфона.

Что делает процессор?

За годы, прошедшие с момента появления первых процессоров, было внесено множество улучшений. Несмотря на это, основная функция ЦП осталась прежней и состояла из трех шагов; извлекать, декодировать и выполнять.

Получить

Как и следовало ожидать, выборка подразумевает получение инструкций. Инструкция представлена ​​в виде последовательности чисел и передается ЦП из ОЗУ. Каждая инструкция является лишь небольшой частью любой операции, поэтому ЦП должен знать, какая инструкция будет следующей.

Текущий адрес инструкции хранится в программном счетчике (ПК). Затем ПК и инструкции помещаются в регистр инструкций (IR). Впоследствии длина ПК увеличивается для ссылки на адрес следующей инструкции.

Расшифровать

После того, как инструкция выбрана и сохранена в IR, ЦП передает инструкцию схеме, называемой декодером инструкций. Это преобразует инструкцию в сигналы, которые должны быть переданы другим частям ЦП для действия.

Выполнить

На последнем этапе декодированные инструкции отправляются в соответствующие части ЦП для выполнения. Результаты обычно записываются в регистр ЦП, где на них могут ссылаться последующие инструкции. Думайте об этом как о функции памяти на вашем калькуляторе.

Что такое многоядерные процессоры?

Ранние компьютеры имели только одно процессорное ядро, поэтому ЦП был ограничен обработкой одного набора инструкций за раз. Вот почему эти старые компьютеры были относительно медленными, а обработка данных занимала много времени.

На протяжении многих лет производители доводили одноядерные процессоры до предела своих возможностей, поэтому они начали искать другие способы улучшения возможностей процессора. Вот почему у нас теперь есть многоядерные процессоры, а такие фразы, как двухъядерный, четырехъядерный и восьмиъядерный, часто украшают маркетинговые материалы для ПК.

Однако они не так сложны, как кажутся на первый взгляд. Например, двухъядерный процессор — это всего лишь два отдельных процессора на одном кристалле. Вместо того, чтобы полностью перепроектировать ЦП, компании внесли улучшения в производственный процесс для повышения производительности.

Совсем недавно разработчики процессоров нашли способ еще больше повысить производительность, заставив одноядерный процессор работать так, как если бы он имел два ядра. Это известно как гиперпоточность и распространено в большинстве процессоров Intel Core.

Общие сведения о спецификациях ЦП

Понимание того, как работает ЦП, имеет решающее значение, особенно если вы сочетаете это со знанием ведущих брендов и ассортиментов. Однако существует множество вариантов с аналогичными высокоуровневыми характеристиками.

Чтобы помочь вам эффективно сравнивать модели, вы можете принять во внимание некоторые дополнительные более подробные характеристики. Это поможет вам выбрать между процессорами, когда придет время инвестировать в новый современный процессор для вашего компьютера.

Мобильные и настольные ЦП

Традиционно компьютеры представляли собой большие стационарные настольные электронные устройства, постоянно работающие от электросети. Однако теперь у нас есть ноутбуки, смартфоны, планшеты и устройства для умного дома с более мощными процессорами, чем старые ПК.

Для перехода к более портативному образу жизни в устройствах используются специально разработанные мобильные процессоры. Эти процессоры оптимизированы по энергопотреблению и эффективности, чтобы максимально продлить срок службы батареи. К сожалению, многие производители называют свои мобильные и настольные процессоры одними и теми же именами, но с разными номерами диапазона и суффиксами.

Хотя стандарта не существует, обычно мобильные процессоры имеют маркировку «U» для сверхнизкого энергопотребления, «HQ» для высокопроизводительной графики и «HK» для высокопроизводительной графики и разгона. Точно так же к ЦП для настольных ПК добавляется буква «K» для разгона и «T» для оптимизированного энергопотребления.

32 против 64-битных ЦП

Ваш процессор не получает постоянный поток данных. Вместо этого он получает данные небольшими порциями, известными как слово. Производительность процессора ограничена количеством битов в слове. Хотя 32-разрядные процессоры были впервые разработаны в 1940-х годах, они стали применяться гораздо позже.

К 1990-м годам они были достаточно доступными, чтобы включать их в бытовую электронику, и все считали, что 32-битные технологии будут относительно перспективными. Однако, как и предсказывал закон Мура, технологии продолжали совершенствоваться, и вскоре 32-разрядные процессоры стали ограничивающим фактором в аппаратном и программном обеспечении. В результате от них постепенно отказались в пользу 64-битных процессоров, текущего мирового стандарта.

Расчет тепловой мощности процессора

Проектная тепловая мощность — это мера максимальной мощности в ваттах, которую потребляет ваш ЦП. Хотя более низкое энергопотребление, безусловно, хорошо для ваших счетов за электроэнергию, оно может иметь еще одно неожиданное преимущество; меньше тепла.

Тип сокета ЦП

Процессор должен быть присоединен к другим компонентам через материнскую плату, чтобы получился полностью функционирующий компьютер. При выборе процессора необходимо убедиться, что типы сокетов процессора и материнской платы совпадают.

Кэш L2/L3

Кэш L2 и L3 — это быстрая встроенная память, которую ЦП может использовать во время обработки. Чем больше у вас его, тем быстрее будет работать ваш процессор.

Частота

Частота относится к рабочей скорости процессора. До многоядерных процессоров частота была наиболее важным показателем производительности между отдельными процессорами. Несмотря на добавление функций, это по-прежнему жизненно важная спецификация, которую необходимо учитывать. Примечательно, например, что очень быстрый двухъядерный процессор может превзойти более медленный четырехъядерный процессор.

Мозги операции

ЦП, пожалуй, самый важный компонент вашего компьютера. Он выполняет все задачи, которые вы связываете с компьютерами, а другие части в основном существуют для поддержки ЦП. Несмотря на то, что на протяжении многих десятилетий следовали одним и тем же руководящим принципам, произошли заметные улучшения, такие как добавление нескольких ядер и использование гиперпоточности.

В совокупности они делают наши компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны и подключенное оборудование более мощными и, в конечном счете, более ценными. Тем не менее, вы можете сделать множество обновлений для своего текущего ПК, чтобы модернизировать его и повысить производительность.

Компьютерный музей DigiBarn: Sol-20 от Processor Technology

Компьютерный музей DigiBarn: Sol-20 от Processor Technology Дом | О | Коллекции | Истории | Помощь! | Новости и ссылки | Друзья | Давай поговорим! | События и посещение | Поиск


Сол-20 по процессорной технологии (1976-79) Приобретено: октябрь 2001 г. с благодарностью Джону МакФерсону Сол-20 Processor Technology — это красиво оформленный и визуально привлекательный система и гордится тем, что является первым серийно выпускаемым серийно упакованным персональный компьютер (выглядящий не столько как квадратный комплект, как Altair 8800, сколько как настоящий компьютер, т. е. «терминальный компьютер», напоминающий к гладким терминалам со встроенными клавиатурами большего разделения времени системы). Ли Фельзенштейн любезно предоставил следующее понимание Солнца (перефразируя): Пока я был действительно единственный разработчик большей части схемы Sol-20 и много работал для управления печатной платой до производства, были задействованы многие другие в здании Сол. Гордон Френч был руководителем проекта и главный конструктор-механик (его армированный листовой металл мостового качества дизайн установил стандарт, который редко дублируется в персональных компьютерах). Боб Марш разработал блок питания и интерфейс аудиокассеты (который Я не хотел подходить). Арам Аттариан II и Верн Мур много сделали для тяжелой работы, отладки и технической работы в процессе. Примечание куратора: полюбуйтесь прекрасным грецким орехом (нет, не клен), использованным в футляре, из-за которого Sol получил прозвище «старый лес». Также обратите внимание, что это была самая первая полная страница компьютерной системы, созданная на сайте DigiBarn еще в 2001 году! С тех пор мы приобрели еще несколько Sol и будем размещать более подробные фотографии здесь. Обязательно посетите наш специальный сайт: Solfest, Processor Tech и ресурсы Sol-20 в Digibarn.

Sol 20 с дисководом и монитором   Дисковод из искусственного дерева (две дискеты 5 1/4 дюйма) Показаны деревянные боковые панели из клена Солнечная система Сол-20 спереди Сол-20 со снятыми крышками Вид на внутренности Sol Крышки корпуса Аппаратные виды Книги с Соль и кассеты с программами Виртуальный посетитель Digibarn Фил Гилмер пишет (1 января 2005 г. ): Одно примечание на странице процессорной технологии SOL-20. Боковины компьютера были из ореха, а не из клена, как указано в вашей статье. Об этом было не одну статью. Я сам являюсь гордым обладателем PT Sol-20, который я построил в октябре 1977 года. У него красивые бока из орехового дерева, покрытые тунговым маслом. Я модифицировал его давным-давно, чтобы разрешить 64 КБ памяти. Добавлю, что до сих пор работает отлично! Спасибо за отличную статью. С Новым Годом! Другой виртуальный посетитель Digibarn пишет (декабрь 2005 г.): Я полагаю, что ваш веб-сайт неверен в одном небольшом моменте: боковые стороны SOL 20 сделаны не из клена, а из ореха. Куратор: Спасибо за поправку, правильно подмечено! См. также Сольфест! Наша страница ресурсов Processor Technology и Sol-20 в Digibarn и в Интернете Знаете что-нибудь о Sol-20 или Processor Technologies? Свяжитесь с нами!

Пожалуйста отправлять комментарии сайта нашему веб-мастеру.
Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими уведомлениями о содержании этого сайта и его использовании.
(cc) 1998-Компьютерный музей Digibarn, некоторые права защищены этой лицензией Creative Commons.

 

Светодиодные видеопроцессоры и процессоры: Tessera от Brompton Technology

МОЩНЫЙ НАБОР ФУНКЦИЙ TESSERA

РАСШИРЕННАЯ ГЛУБИНА РАЗРЯДА

Новые уровни динамического диапазона доступны в бесплатном обновлении! Разблокируйте до 3,3 дополнительных бита точности и пожинайте плоды превосходного качества изображения и максимального содержания HDR.

Узнать больше

СТЕКИНГ

Стекирование позволяет управлять несколькими процессорами как одним. Установки могут быть настолько большими и универсальными, насколько вам нужно, с более быстрым и значительно упрощенным управлением.

Узнать больше

МАРКЕРЫ СЛЕЖЕНИЯ

Наша функция маркеров отслеживания совместима с системой Mo-Sys StarTracker и накладывает настраиваемые маркеры отслеживания на отображаемый видеоконтент.

Узнать больше

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Переключение между режимами работы выполняется быстро и легко, а окончательное решение о том, какой аспект зрительных характеристик важнее, остается за пользователем.

Узнать больше

SHUTTERSYNC

ShutterSync настраивает светодиодный экран на камеру, а не наоборот, возвращая творческую гибкость конфигурации камеры.

Узнать больше

ПЕРЕНАСТРОЙКА КАДРОВ

Переназначение кадров позволяет нескольким камерам одновременно видеть разное содержимое при просмотре одного и того же светодиодного экрана.

Подробнее

3D LUT

Импорт 3D LUT непосредственно в файл проекта программного обеспечения Tessera для расширенных возможностей управления цветом.

Узнать больше

HFR+ (ВЫСОКАЯ ЧАСТОТА КАДРОВ)

HFR+ позволяет воспроизводить видеоконтент на светодиодном экране со скоростью до 250 кадров в секунду (кадров в секунду).

Узнать больше

СВЕРХНИЗКАЯ ЗАДЕРЖКА

Сверхмалая задержка сокращает сквозную задержку до 1 кадра, предоставляя решение для вещательного телевидения и киноиндустрии.

Узнать больше

HDR

Расширенный динамический диапазон обеспечивает большую яркость и цветовой диапазон с более высокой битовой глубиной, что делает изображения заметно более четкими и детализированными для ярких, реалистичных изображений.

Узнать больше

THERMACAL

Обеспечивает компенсацию в реальном времени тепловых артефактов, таких как розово-голубая амортизация штифтов и градиенты из-за замененных модулей.

Узнать больше

PURETONE

Ограничения микросхем драйверов, светодиодов и электрической схемы панели могут быть преодолены для обеспечения нейтрального цветового баланса по всей шкале серого.

Подробнее

DARK MAGIC

Улучшает внешний вид панелей, работающих с яркостью ниже максимальной, за счет уменьшения полос и увеличения детализации в темных областях.

Узнать больше

OSCA

Экранная регулировка цвета (OSCA) позволяет отображать специальный пользовательский интерфейс на самом светодиодном экране, что позволяет быстро и легко выбирать модуль и шов.

Узнать больше

CHROMATUNE

Предлагает мощную и интуитивно понятную коррекцию цвета с двумя режимами работы — 14-канальный корректор цвета и замена цвета. Легко и независимо настраивайте первичные, вторичные и третичные цвета.

Узнать больше

GENLOCK

Система Tessera имеет внешнюю синхронизацию от видеовхода вплоть до цикла обновления светодиодов, что обеспечивает идеально плавное видео без пропусков или двойных кадров.

Узнать больше

REDUNDANCY

Обеспечивает абсолютное спокойствие для пользователей благодаря механизму автоматического аварийного переключения, который позволяет резервному процессору взять на себя управление всего за несколько секунд.

Узнать больше

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ TESSERA

Программное обеспечение для управления Tessera дает вам полный контроль над вашей системой Tessera с набором мощных и простых в использовании функций для безупречного шоу каждый раз.

Узнать больше

больше, лучше, смелее, brompton

Brompton Technology — отмеченный наградами специализированный производитель продуктов для обработки видео для прямых трансляций, кино и телевещания.

Его система Tessera — это ведущее на рынке решение для обработки светодиодных видеостен, используемое во всем: от огромных мировых турне, высококачественных вывесок и других инсталляций с мелким шагом до новаторской замены зеленого экрана и виртуального производства в кино, телевидении и виртуальные студии.

О нас

Brompton Technology предоставляет своим партнерам и пользователям во всем мире исключительное, известное в отрасли круглосуточное обслуживание и поддержку.0003

Brompton Technology входит в рейтинговую таблицу Sunday Times Tech Track 100 за последние три года подряд

JUST IN…

Компания Brompton Technology обеспечивает исключительную мощность светодиодной обработки для тура Эда Ширана «Математика (+–=÷x)»

Обещав фанатам невиданное доселе представление, британская суперзвезда Эд Ширан начал свой крупнейший тур на сегодняшний день. по обработке Бромптона.

Узнать больше

Brompton Technology присоединяется к PSCo, чтобы представить инновации виртуального производства на PLASA Show

Компания Brompton Technology рада сообщить, что присоединится к ведущим специалистам по дисплеям и…

Узнать больше

Компания LANG идет полным ходом вперед с решениями для обработки светодиодов Brompton Technology

Компания LANG известна своей страстью к инновациям и инвестировал в Brompton Technology Tessera …

Узнать больше

Технология интеллектуального звукового процессора Nucleus®

Что вы найдете на этой странице

• Почему два микрофона лучше, чем один
• Как технология SmartSound® iQ* автоматически адаптируется к вашей среде
• Почему так важна технология регистрации данных



Наша технология облегчает слух, особенно в условиях шума

Каждый день вы постоянно перемещаетесь в различных средах, и ваш звуковой процессор должен автоматически адаптироваться ко всем этим условиям. Ассортимент звуковых процессоров Cochlear™ Nucleus® включает в себя нашу новейшую интеллектуальную технологию обработки звука, которая поможет вам лучше слышать в различных условиях, в том числе:

• Двойные микрофоны, помогающие отфильтровать фоновый шум

• Автоматическая обработка звука для улучшения слуха

• Регистрация данных для предоставления вашему аудиологу ключевой информации об использовании для возможных корректировок программы

Два синхронизированных микрофона помогают отфильтровать фоновый шум

Наличие более одного микрофона на звуковом процессоре поможет вам сосредоточиться на том, что вы хотите услышать. Вы можете улучшить качество слуха, особенно в шумной обстановке ¹ с технологией масштабирования Cochlear с двумя микрофонами. Эта технология помогает автоматически отфильтровывать фоновый шум и оптимизировать восприятие звука. Два синхронизированных микрофона работают вместе, чтобы уменьшить звук сзади и сбоку, поэтому вы слышите больше того, что хотите, что упрощает распознавание речи даже в шумной обстановке. ¹

«С кохлеарным имплантом у меня нет проблем с пониманием моей семьи, жены и дочери».

— Матиас Б. — Реципиент ядра

Просмотреть все истории

Звуковые процессоры, которые автоматически адаптируются к вашему миру

Наш инновационный SmartSound iQ* с технологией SCAN предназначен для воспроизведения естественного слуха путем захвата звука и автоматической адаптации к вашей среде без необходимости ручной настройки.

Как это работает:

1. Двойные микрофоны сначала улавливают и фильтруют звук
2. Первый в отрасли автоматический классификатор сцен SCAN анализирует ваше окружение и идентифицирует среду прослушивания как одну из шести сцен
Затем
3. SmartSound iQ* автоматически оптимизирует звук и регулирует настройки для этой сцены, чтобы обеспечить наилучший слух

В дополнение к автоматическим функциям SCAN звуковые процессоры Nucleus имеют функцию ForwardFocus**, которая помогает вам лучше слышать в сложных условиях. После включения вашим лечащим врачом просто включите ForwardFocus через приложение Nucleus Smart, если вы хотите уменьшить шум, исходящий позади вас, и сосредоточиться на разговоре лицом к лицу перед вами.




Регистрация данных предоставляет ключевую информацию вашему аудиологу

Жизнь занята. В некоторые дни трудно вспомнить детали того, как вы используете звуковой процессор. Вот почему наши устройства оснащены инновационной технологией регистрации данных, которая записывает подробную информацию об использовании. Ваш аудиолог может просмотреть данные для выявления тенденций и важной информации, которая покажет, как система работает для вас. Это может помочь вашему аудиологу вносить какие-либо коррективы — все, чтобы убедиться, что вы всегда слышите наилучшим образом.

Для родителей функция регистрации данных обеспечивает дополнительную уверенность в том, что ваш ребенок всегда слышит лучше всех. Ваш аудиолог может скачать ключевую информацию о системе Nucleus® вашего ребенка. Это позволяет аудиологу узнать, как используется система, включая количество часов в день, в течение которых используется кохлеарный имплант, различные звуковые среды, с которыми сталкивались в течение дня, и используемые уровни громкости.

Существует также специальная функция приложения Nucleus Smart App, которая называется Hearing Tracker, которая доступна вместе со звуковыми процессорами Nucleus и дает вам прямой доступ к вашей персонализированной информации об использовании.

Ссылки

1. Wolfe J, Parkinson A, Schafer E, et al. Преимущества имеющегося в продаже процессора кохлеарной имплантации с двойным формированием луча микрофона: многоцентровое исследование. Otol Neurotol 2012 Jun;33(4):553-60.

 

Отказ от ответственности

* SNR-NR, WNR и SCAN одобрены для использования любым реципиентом в возрасте 6 лет и старше, который способен 1) пройти объективное тестирование восприятия речи в тишине и в шуме, чтобы определить и задокументировать производительность 2) сообщать о предпочтениях для различных настроек программы.

** ForwardFocus может быть включен только специалистом по слуховым имплантам. Его следует активировать только для пользователей в возрасте 12 лет и старше, которые могут надежно предоставить отзыв о качестве звука и понимают, как использовать эту функцию при перемещении в другую или изменяющуюся среду. Возможно снижение разборчивости речи при использовании ForwardFocus в тихой обстановке.

Обратитесь за консультацией к своему лечащему врачу или медицинскому работнику по поводу лечения потери слуха. Они смогут посоветовать подходящее решение для состояния потери слуха. Все продукты следует использовать только по назначению врача или медицинского работника. Не все продукты доступны во всех странах. Обратитесь к местному представителю Cochlear.

Мнения, высказанные пользователями Cochlear и специалистами по слухопротезированию, являются индивидуальными. Проконсультируйтесь со своим специалистом по слухопротезированию, чтобы определить, подходите ли вы для кохлеарной технологии, и понять связанные с этим риски и преимущества.