كيف يتم تحديد عقد العملية؟

قد يكسب هذا الموقع عمولات تابعة من الروابط الموجودة في هذه الصفحة. تعليمات الاستخدام. نتحدث كثيرًا عن عقد العملية في ExtremeTech ، لكننا لا نشير غالبًا إلى ما عقدة العملية تقنيًا هو. مع انتقال عقدة 10nm من Intel نحو الإنتاج ، لاحظت ارتفاعًا في المحادثات حول هذه المشكلة والارتباك حول ما إذا كان TSMC و Samsung يتمتعان بميزة تصنيع على Intel (وإذا كانا كذلك ، ما مدى الميزة التي يتمتعان بها).

تتم تسمية عقد العملية عادةً برقم متبوعًا باختصار النانومتر: 32 نانومتر ، 22 نانومتر ، 14 نانومتر ، إلخ. لا توجد علاقة ثابتة وموضوعية بين أي ميزة في وحدة المعالجة المركزية واسم العقدة. لم يكن هذا هو الحال دائما. منذ الستينيات تقريبًا وحتى نهاية التسعينات ، تم تسمية العقد بناءً على أطوال بواباتها. يوضح هذا المخطط من IEEE العلاقة:

لفترة طويلة ، كان طول البوابة (طول بوابة الترانزستور) ونصف الملعب (نصف المسافة بين ميزتين متطابقتين على شريحة) متطابقين مع اسم عقدة العملية ، ولكن في آخر مرة كان هذا صحيحًا عام 1997. واصل نصف الملعب مطابقة اسم العقدة لعدة أجيال ولكنه لم يعد مرتبطًا به بأي معنى عملي. في الواقع ، لقد مر وقت طويل جدًا منذ أن كان القياس الهندسي لعقد المعالج متطابقًا بالفعل مع الشكل الذي سيكون عليه المنحنى إذا كنا قادرين على المتابعة فعلا تقلص أحجام الميزة.

أقل بكثير من 1nm قبل عام 2015؟ الخيال لطيف.

إذا وصلنا إلى متطلبات القياس الهندسي للحفاظ على أسماء العقدة وأحجام الميزات الفعلية متزامنة ، فسنكون قد انخفض إلى أقل من تصنيع واحد قبل ستة أعوام. الأرقام التي نستخدمها للدلالة على كل عقدة جديدة هي مجرد أرقام تختارها الشركات. مرة أخرى في عام 2010 ، أشار ITRS (المزيد عنها في لحظة) إلى دلو الرقائق التكنولوجية الذي تم إلقاؤه في كل عقدة على أنه "تحجيم مكافئ". ومع اقترابنا من نهاية مقياس النانومتر ، قد تبدأ الشركات في الإشارة إلى أنجسترومس بدلاً من نانومتر ، أو قد نبدأ ببساطة باستخدام النقاط العشرية. عندما بدأت العمل في هذه الصناعة ، كان من الأكثر شيوعًا رؤية الصحفيين يشيرون إلى عقد العمليات في ميكرون بدلاً من نانومتر – 0.18 ميكرون أو 0.13 ميكرون ، على سبيل المثال ، بدلاً من 180 نانومتر أو 130 نانومتر.

كيف السوق مجزأة

يتضمن تصنيع أشباه الموصلات نفقات رأسمالية هائلة وكثير من الأبحاث طويلة الأجل. يتراوح متوسط ​​الفترة الزمنية بين إدخال مقاربة تكنولوجية جديدة في ورقة ما وعندما تصل إلى التصنيع التجاري الواسع النطاق من 10 إلى 15 عامًا. منذ عقود ، أدركت صناعة أشباه الموصلات أنه سيكون من مصلحة الجميع في حالة وجود خريطة طريق عامة لمقدمات العقدة وأحجام المعالم التي ستستهدفها هذه العقد. هذا من شأنه أن يسمح بالتطور المتزامن الواسع لجميع أجزاء اللغز المطلوبة لإحضار عقدة جديدة إلى السوق. لسنوات عديدة ، نشرت ITRS – خارطة طريق التكنولوجيا الدولية لأشباه الموصلات – خارطة طريق عامة لهذه الصناعة. امتدت خرائط الطريق هذه على مدار 15 عامًا وحددت أهدافًا عامة لسوق أشباه الموصلات.

صورة من ويكيبيديا

تم نشر ITRS من 1998-2015. من 2013-2014 ، أعيد تنظيم ITRS ليصبح ITRS 2.0 ، ولكن سرعان ما أدركت أن نطاق ولايتها – أي توفير "المرجع الرئيسي في المستقبل للجامعة والاتحادات والباحثين في الصناعة لتحفيز الابتكار في مجالات التكنولوجيا المختلفة "تطلب من المنظمة توسيع نطاقها وتغطيتها بشكل كبير. تم إنهاء ITRS وشكلت منظمة جديدة تسمى IRDS – خارطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة – مع تفويض أكبر بكثير ، يغطي مجموعة واسعة من التقنيات.

يعكس هذا التحول في النطاق والتركيز ما يحدث في جميع أنحاء صناعة السباكة. السبب في توقفنا عن ربط طول البوابة أو حجم نصف العقدة إلى حجم العقدة هو أنها إما توقفت عن التوسع أو بدأت في التوسع ببطء أكبر. كبديل ، قامت الشركات بدمج مختلف التقنيات الجديدة وأساليب التصنيع للسماح باستمرار توسيع العقدة. في 40 / 45nm ، قدمت شركات مثل GF و TSMC الطباعة الحجرية. وقدم نقش مزدوج في 32nm. كان تصنيع بوابة الماضي ميزة 28nm. تم تقديم FinFETs بواسطة Intel في 22nm وبقية الصناعة في العقدة 14/16 nm.

تقدم الشركات في بعض الأحيان ميزات وقدرات في أوقات مختلفة. قدمت AMD و TSMC الطباعة الحجرية للغطس في 40 / 45nm ، لكن إنتل انتظرت حتى 32nm لاستخدام هذه التقنية ، واختارت طرح النمط المزدوج أولاً. بدأ كل من GlobalFoundries و TSMC في استخدام نقش مزدوج في الساعة 32 / 28nm. استخدمت TSMC بناء البوابة الأخيرة في 28nm ، بينما استخدمت Samsung و GF تقنية gate-first. ولكن مع تباطؤ التقدم ، رأينا الشركات تعتمد بشكل أكبر على التسويق ، مع مجموعة أكبر من "العقد" المحددة. بدلاً من الشلال فوق مساحة عددية كبيرة إلى حد ما (90 ، 65 ، 45) تطلق شركات مثل Samsung عقدًا التي هي على رأس بعضها البعض ، يتحدث عدديا:

أعتقد أنه يمكنك القول أن إستراتيجية المنتج هذه ليست واضحة للغاية ، لأنه لا توجد طريقة لمعرفة أي عقد عملية متغيرات من العقد السابقة ما لم يكن لديك مخطط مفيد. ولكن الكثير من الانفجار في أسماء العقدة هو التسويق أساسا.

لماذا يدعي الناس أن Intel 7nm و TSMC / Samsung 10nm متساويان؟

بينما أسماء العقدة ليست كذلك ربط إلى أي حجم ميزة معينة ، وبعض الميزات قد توقفت عن التوسع ، لا تزال الشركات المصنعة لأشباه الموصلات إيجاد طرق لتحسين المقاييس الرئيسية. الرسم البياني أدناه مأخوذ من WikiChip ، ولكنه يجمع بين أحجام الميزات المعروفة لعقدة Intel 10nm وأحجام الميزات المعروفة لعقدة TSMC و Samsung 7nm. كما ترى ، فهي متشابهة جدًا:

صورة بواسطة ET ، تم تجميعها من البيانات في WikiChip

يُظهر عمود الدلتا 14nm / delta 10nm مقدار قيام كل شركة بتقليص ميزة معينة من عقدةها السابقة. لدى Intel و Samsung حد أدنى من المعدن أقل من TSMC ، لكن خلايا SRAM عالية الكثافة في TSMC أصغر من Intel ، مما يعكس على الأرجح احتياجات العملاء المختلفين في مسبك التايواني. وفي الوقت نفسه ، فإن خلايا سامسونج أصغر من خلايا TSMC. بشكل عام ، ومع ذلك ، فإن عملية Intel 10nm تضغط على العديد من المقاييس الرئيسية مثل ما يطلق عليه كل من TSMC و Samsung 7nm.

ربما لا يزال لدى الشرائح الفردية ميزات تنحرف عن هذه الأحجام بسبب أهداف تصميم معينة. معلومات الشركة المصنعة على هذه الأرقام هي لتنفيذ نموذجي متوقع على عقدة معينة ، وليس بالضرورة تطابق تام لأي شريحة محددة.

كانت هناك تساؤلات حول مدى انعكاس عملية Intel 10nm + (المستخدمة في Ice Lake) على هذه الأرقام (التي أعتقد أنها نُشرت في Cannon Lake). صحيح أن المواصفات المتوقعة لعقدة Intel 10nm قد تكون تغيرت قليلاً ، لكن 14nm + كانت تعديلاً من 14nm أيضًا. صرحت Intel بأنها لا تزال تستهدف عامل قياس 2.7x لـ 10nm بالنسبة إلى 14nm ، لذلك سنوقف أي تكهنات حول مدى اختلاف 10nm +.

سحب كل ذلك معا

أفضل طريقة لفهم معنى عقدة عملية جديدة هي التفكير فيه كمصطلح مظلة. عندما يتحدث مسبك عن طرح عقدة عملية جديدة ، فإن ما يقولونه يتلخص في هذا:

"لقد أنشأنا عملية تصنيع جديدة مع ميزات أصغر وتحمل أكثر إحكاما. من أجل تحقيق هذا الهدف ، قمنا بدمج تقنيات التصنيع الجديدة. نشير إلى هذه المجموعة من تقنيات التصنيع الجديدة باعتبارها عقدة عملية لأننا نريد مصطلحًا شاملاً يسمح لنا بالتقاط فكرة التقدم والقدرة المحسنة. "

أي أسئلة إضافية حول هذا الموضوع؟ أسقطها أدناه وسأجيب عليها.

اقرأ الآن: