Микропроцессор: мал золотник, да дорог

Процессор, который также называют микропроцессором, – это электронный блок или интегральная схема, которая исполняет машинные инструкции. Это главная часть аппаратного обеспечения компьютера, как и программируемого логического контроллера.

Когда мы говорим о технологическом процессе процессора, как и в целом полупроводникового производства, то подразумеваем, насколько маленькие детали нашли применение в нем. При этом сразу подчеркнем, что техника тем лучше, чем меньше в них эти самые маленькие детали.

Этот параметр находится в прямой зависимости с количеством транзисторов, поскольку к ним и относится. Ведь нетрудно понять: чем меньше транзистор, тем больше их поместится на кристалле.

Вот под этой величиной транзистора и следует понимать техпроцесс в микропроцессоре. Чем меньше техпроцесс, тем меньше энергопотребление процессора. В результате нет необходимости в мощном и шумном кулере. Быстродействие процессора повышается, увеличивается количество транзисторов на одной и той же площади.

Совершенству нет предела. Судите сами. Первый транзистор, который изготовили ученые Bell Labs в 1947 году, был величиной с человеческую ладонь. А уже 45 нм транзистор от Intel к 2006-2007 годам был в 400 раз меньше красной кровяной человеческой клетки человека.

На производстве уменьшение техпроцесса приводит к тому, что толщина компонента транзистора, которая отвечает за прохождение электронов (то есть толщина диэлектрика затвора), уменьшается. И у процессора, который изготовлен по техпроцессу в 65 нм, она составляет всего 1.2 нм.

Долгие годы материалом диэлектрика затвора являлся диоксид кремния, молекула которого состоит из 1 атома кремния и 2 атомов кислорода. Толщина в 1.2 нм равна пяти атомарным слоям. А такой тонкий изолятор не может удержать ток утечки. Если диэлектрик затвора меньше 1 нм, ток утечки повышается экспоненциально.

В развитии произошел очередной виток. Компания Intel пошла по пути замены диоксида кремния на более качественный материал, необходимый для производства диэлектрика затвора. Это изолятор high-k, выполненный на основе гафния и с высокой степенью диэлектрической проницаемости. Так удалось увеличить полевой эффект транзистора, уменьшить слой диэлектрика, как и уменьшить ток утечки через затвор.

Остается добавить, что 32 нм – технологический процесс, который соответствует уровню технологии, достигнутому к 2009-2010 году. Что касается 22 нм, то его производство должны наладить к концу 2012 года.