Прошлое и будущее процессоров

в разделе "Процессор и .." на сайте

www.electrosad.ru

Прогноз Intel

 

 

Опубликованный на сайте ЕПОС, по адресу http://www.epos.kiev.ua/pubs/pr/et.htm, 6 июня 2001 года статья "Эволюция техпроцесса на примере процессоров Intel" привела прогноз (планы) подразделения Intel Technology & Manufacturing Group (TMG)

 

  1. Транзисторы будут иметь размеры 0,03 мкм, что для сравнения составляет ширину 3-х атомных слоев. На длине в один сантиметр можно расположить 12 млн транзисторов, а размер одного транзистора будет в 100 000 раз меньше толщины листа папиросной бумаги.
  2. Транзисторы будут функционировать на частоте 10 ГГц.
  3. На этих транзисторах будет создано ядро следующих поколений CPU от Intel, являющееся примерно в 10 раз более интегрированным, чем наиболее продвинутые на сегодняшний день процессоры Рentium 4. Для сведения: будущие микропроцессоры будут иметь 400 млн или большее количество транзисторов, работающих на тактовой частоте 10 ГГц, и напряжение питания ядра менее 1 В. Выпускаемые сегодня Рentium 4 состоят из 42 млн транзисторов, работающих на частоте 1,3...1,5 ГГц, напряжение питания – 1,7 В.
  4. Потребляя 1 В или того меньше, CPU следующего поколения будут потреблять значительно меньшее количество энергии, чем сегодняшние процессоры. Таким образом, они легко могут черпать энергию из батареек и аккумуляторов и использоваться в ноутбуках и КПК.

КОНЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ.

Не будем здесь говорить о сложности выполнения сверхтонких химических процессов (в том числе и технологических) а именно они определяют размеры транзисторов. Хочется обратить внимание на п.4 поскольку снижение напряжения питания "того менее" 1 вольта требует применения свехтонких тепроцессов, новых материалов и обхода ограничений налагаемых физическими процессами возникновения тока в канале СМОП транзистора.  Реально, на мой взгляд, минимальное напряжение питания на уровне 1В.


Еще в 2000 году занимаясь подготовкой материалов по заявке на изобретение для получения патента проводил анализ развития процессоров.

Тогда были сделаны выводы, что мощность помех генерируемых процессором для данной конструкции напрямую связана с мощностью потребляемой процессором по цепям питания и пропорциональна ей. Поскольку частота верхней границы спектра помех определяется длительностью фронта импульса тока переключения (для дискретных сигналов существует соотношение Δfτ=1), то уже для процессоров с тактовыми частотами узлов более 0,5 - 1 ГГц начинает сказываться влияние генерируемых помех. Они не только воздействуют на элементы системной платы разогревая их, за счет потерь в кристалле приводят к саморазогреву кристалла, но и снижают помехоустойчивость процессора.

Все это говорило, что заявления Intel о росте скорости вычислений (говоря именно о тактовых частот ядра) одновременно со снижением технологических норм не более чем фикция (или попытка убедить нас в необходимости платить большие деньги за их процессоры, поскольку нужны капиталовложения на развитие новых технологий. Ведь большинство не знают физических процессов происходящих в сложных полупроводниковых структурах на частотах более 1-3 ГГц).

Симптомом был отказ Intel от производства 4ГГц Pentium4 (сообщения о переносе сроков выпуска процессоров появились  02.08.2004 под заголовками "Intel откладывает выпуск Pentium 4 4ГГц") см. выше прогноз "Транзисторы будут функционировать на частоте 10 ГГц".

И вот в 2006 году практические шаги Intel стали демонстрировать, а  аналитики рассуждать о повышении скоростей вычисления не за счет тактовых частот, а за счет параллельного вычисления на многоядерных процессорах. В это время потребляемая мощность достигла 130 Вт на процессорах серии D (по данным http://balusc.xs4all.nl/srv/har-cpu-int-pd.php).

 

Pentium D 930
Presler
B1 (F-2-6) 12/2005
C1 (?-?-?) 04/2006
OEM: HH80553PG0804M
BOXED: BX80553930
BOXED BTX: BX80553930T
3000MHz
Dual Core
VT
EIST(C1)
200MHz
QDR
15,0x1,2~1,337V L1 24+32KB
L2 4MB
125,0A
130,0W
68,6ºC
376,0M
65nm
280mm²

 

Здесь мощность помехи (при определенных условиях) может достигать 32,5 Вт, реально 10-20 Вт. Ранее, уже при реальных мощностях помех 1-5 Вт,  предпринимались меры к снижению воздействия помех - это керамические конденсаторы на держателе кристалла.

А  Intei в процессоре Xeon и AMD Thoroughbreg ревизии B стали стали размещать фильтрующие конденсаторы на кристалле. Но только AMD вводит новое понятие - «электромагнитной интерференции на кристалле». Ее влияние снимает введением дополнительного медного слоя и дополнительных фильтрующих конденсаторов на кристалл процессора Thoroughbreg ревизии B, что привело к увеличению фактической тактовой частоты от 14,4% до 26%, при увеличении тепловыделения на 7,9% и увеличении площади кристалла на 5%. При этом за счет увеличения физической тактовой частоты шины до 166 МГц реальная производительность возросла от 17,6% до 27,2% при сохранении всех прочих характеристик и структуры процессора.

Производителями предпринимаются шаги по дальнейшему снижению технологических норм. Это автоматически приводит к росту скорости переключения и соответственно росту высокочастотной границы генерируемого спектра помех. Не смотря на то, что соотношение

 

период следования импульсов / длительность фронта

 

растет (снижая суммарную мощность ВЧ составляющих), но их наивысшая частота растет. И даже при снижении мощности растут ВЧ потери в структуре кристалла.

Поэтому не смотря на снижение тактовой частоты процессора, производители снижая технологические нормы в конце концов производители вновь наткнутся на уровень помех генерируемых процессором такого уровня, когда вновь начнут проявляться все явления порождаемые ими.

Это время не за горами!


Тогда Intel не будет отмахиваться от них, а начнет пересматривать подходы к проектированию кристаллов процессоров с учетом максимальных частот спектральных составляющих помехи. Поскольку с ростом размера кристаллов растет индуктивность внутренних (процессорных) линий распределения питания. Отдельно рассматривая проблемы подачи питания к узлам процессора, подходя к линиям распределения питания как к путям распространения помех на другие узлы процессора.

 Хотя косвенные признаки позволяют предположить , что Intel и AMD  какие-то работы в этом направлении ведут.

Продолжение действия положений патента №2231899 и учет правил проектирования для СВЧ систем позволит решить проблему и одновременно со снижением технологических норм позволит повысить тактовую частоту процессора. Это, при отлаженной многоядерной структуре процессора, позволить повысить скорость вычислений на  порядки по сравнению с 2004 годом.

НО ....., КОГДА ЭТО БУДЕТ? Не раньше 2010 - 2015 года!

А. Сорокин

2002 г.

  Яндекс.Метрика

<<Назад>> <<в начало>> <<на главную>>

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через 
гостевую книгу или
почтой.

 Copyright © Sorokin A.D. AS 2002-2012