Intel разработала новую технологию производства процессоров. Возможности и перспективы
Несколько дней назад корпорация Intel представила новую технологию производства процессоров. Она заточена под выпуск мощных процессоров для серверного оборудования. Были показаны и новые процессоры. Количество транзисторов в таком чипе будет достигать 1 трлн. Габариты — до 240х240 мм. Технология крайне сложная, на ее разработку ушло более 10 лет. Подробности — под катом.
Подробности и возможности
Особенность технологии в подложке из рафинированного стекла. У нее несколько важных преимуществ перед традиционной технологией:
• У стекла оптимальные для производства термические, оптические и физические свойства.
• Стекло дает возможность увеличить плотность SiP (system-in-package) компоновки элементов. На стеклянной подложке можно разместить на 50% компонентов больше, чем на органической.
• Появляется возможность для применения более сложных и комплексных дизайнов с использованием сразу нескольких чиплетов).
• Размеры чипов можно увеличить до габаритов 240х240 мм, в то время, как органические подложки ограничены размерами 120х120 мм.
• Как и говорилось выше, количество транзисторов можно увеличить до 1 трлн.
• Стекло дает возможность избежать усадки и деформации, явлений, которые характерны для чипов на базе органических подложек. Дело в том, что в процессе производства подложки и нанесения чипов и компонентов чип и органическая подложка расширяются и сжимаются в разной степени. Иногда это приводит к дефектам, например «отвалу» чипов. Но деформация в этом случае присутствует всегда. Со стеклом таких проблем быть не должно, поскольку коэффициенты температурной деформации у стекла и кремния практически одинаковы.
• В чип можно интегрировать оптические соединения, что в процессорах будущих поколений позволит оптимизировать пропускную способность соединения с другими компонентами системы.
• Мощность и напряжение могут быть выше, чем в случае чипов на подложках из органических материалов.
• Ну а сквозные проводники TGV (Through Glass Vias) могут быть интегрированы в десять раз плотнее, чем в случае органических подложек. Прежде всего, это позволяет ускорить производительность ввода/вывода через подложку.
Правда, технология еще совершенствуется, так что приблизиться к теоретическому пределу можно будет не ранее 2030 года. Но и сейчас эта технология позволяет значительно повысить плотность размещения по сравнению с традиционными технологиями.
Сейчас Intel уже закончила строительство производственной линии для выпуска чипов на стеклянной подложке. Стоимость проекта составила свыше 1 млрд долларов США.
По словам представителей компании, разработанная технология является на данный момент лучшей для упаковки чипов. Наиболее востребованными чипы со стеклянной подложкой станут в сегменте центров обработки данных и высокопроизводительных вычислений HPC.
А есть уже готовые чипы?
Да, прототипы уже готовы, компания показала фотографии. По словам представителей Intel, прототип получил подложки нового поколения. Кстати, называется новый тип SiP-соединения TGV (through-glass-via). Толщина — всего 75 мкм. Пока что в состав прототипа вошло только два чипа, т.е. такой процессор предназначен для потребительского сегмента.
Но технология разрабатывалась для корпоративного сектора, с прицелом на крупные телекоммуникационные компании, гиперскейлеров, операторов дата-центров и т.п.
Сейчас производственную линию настраивают и дорабатывают. Массовое производство чипов нового типа планируется запустить в 2025 году.
По мнению представителей корпорации, новая технология позволит и далее придерживаться закона Мура — даже после 2030 года.
Новая производственная линия компании уже выпускает тестовые панели и корпусировки. После готовности панели она разрезается на отдельные подложки, а потом уже наступает очередь корпусировки.
Ложка дегтя в бочке меда
Производство новых чипов более дорогое, чем традиционное производство. Пока что будут выпускать лишь чипы для корпоративного сектора. Как только себестоимость производства снизится, процессоры нового типа можно будет выпускать и для потребительского сектора.
На данный момент это единственная проблема, которую нужно будет решить в ближайшем будущем.
А плюс в том, что стеклянные подложки можно комбинировать с уже существующими технологиями производства чипов. Это означает, в первую очередь, что переход на новую платформу не потребует кардинальной перестройки производственных процессов — так что линии можно будет использовать прежние, адаптировав их под новые технологии.
Что дальше?
Первое поколение чипов начнут производить уже в 2024 году. Но это, как и говорилось выше, не массовое производство. Отличием этих чипов от традиционных является лишь стеклянная подложка. Кроме того, инженеры сейчас основное внимание уделяют более высокой плотности сквозных соединений и вопросу деформации подложки и чипов, о чем говорилось выше.
Второе поколение начнут выпускать в 2026 году. В них добавят улучшения и доработки. В частности, разработчики увеличат пропускную способность и увеличат плотность соединений.
На данный момент корпорации Intel принадлежит около 40% глобального рынка производства корпусов FCBGA и FCLGA, так что сама компания станет и крупнейшим потребителем собственной продукции. Компания уже активно сотрудничает с ключевыми партнерами и клиентами. Среди них — крупные операторы дата-центров и производители серверного оборудования.
Другие интересные материалы
- Как мы придумали и внедрили в работу Skills Set
- Из сетевых администраторов в CloudOps: особенности перехода и онбординга
- Подойдет ли PostgreSQL вообще всем проектам или нужны альтернативы
Русская микроэлектроника как она есть
Как известно свидетелям секты “прогаженных Россией полимеров”, все микрочипы делаются в Китае и США (на самом деле в большинстве своём, конечно, на Тайване и в Корее, но то такое).
Для того, чтобы вы ощутили, насколько на самом деле все эти “алармисты от микросхем” понимают суть микроэлектронного производства, я приведу длинную цитату из статьи в “Новых Известиях” – не обессудьте, но это важно для понимания того, что будет сказано дальше:
Агентство Reuters напомнило, что Тайвань, который объявил о присоединении к международным санкциям против России, является крупнейшим в мире производителем чипов. Эта целая отрасль местной промышленности. Ее флагманом считается контрактный производитель чипов компания TSMC. Министерство экономики Тайваня заявило, что оно следует Вассенаарским договоренностям об экспортном контроле за оружием, товарами и технологиями двойного назначения, подписанным в 1996 году 42 странами, для строгого изучения продукции, отправляемой в Россию.
Между прочим, Тайвань, который Китай считает своей собственной территорией, и поэтому Тайвань исключен из большинства международных органов и соглашений, не подписал Вассенаарские договоренности. Но Тайвань любит демонстрировать своё присоединение ко всяким санкциям – разумеется, только на словах. “Следует соглашениям” для “строгого изучения” – это бла-бла-бла ниочём, на самом деле. Обычная дымовая завеса.
А дальше у Reuters идет совсем маленький абзац, который является ключевым – во всяком случае, для Reuters, но не для наших журналистов, которые на него просто не обратили внимания:
Тайвань ожидает незначительного влияния спецоперации Кремля на Украине на поставки ключевого сырья для полупроводников.
“Ожидает” – это в смысле Тайвань надеется, что Россия эти поставки не прикроет. Причем сами же журналисты “Новых известий” указывают ниже в статье, что поставки микрочипов из Тайваня в Россию пока продолжаются – но почему это происходит, никто из них не задумывается.
Совершенно безграмотные журналисты “Новых Известий” суют российскому читателю откровенную чушь, даже не пытаясь разобраться в написанном. Они даже не задаются вопросом, почему некоторые предложения в заявлениях Тайваня сформулированы именно так, а не иначе.
Позвольте вам кое-что прояснить – в том числе и причину, по которой мы и дальше будем получать микрочипы с Тайваня в любых количествах и в любое удобное для нас время.
Современная микросхема – это очень сложный продукт. Основой этого продукта является подложка из сапфирового стекла, сегодня заменить ее на мировом рынке полупроводниковых приборов просто нечем. Не будет подложки – не будет микросхемы, это аксиома.
Так уж исторически сложилось (мы тут точно не виноваты), что Россия является мировым монополистом по производству подложек из сапфирового стекла – на нашу долю приходится 80% мирового производства этого важнейшего компонента. А в подложках большого диаметра – около 100%.
А кто же производит подложки из сапфирового стекла в России? Два человека из Ставрополя, организовавшие предприятие “Монокристалл” еще в 1999 году – и когда уже в 2016 году они имели долю мирового рынка в 30%, это казалось невероятным – как же так, неужели сиволапая Россия способна создать сверхвысокотехнологичное производство, да еще и без какой-либо западной поддержки?
Мало того, сейчас “Монокристалл” является и крупнейшим в мире производителем сапфировых стекол для смартфонов, начиная с Эйппл и заканчивая Самсунгом – но это так, к слову. Хотя, если Эйппл продолжит быковать, он может поставить в свои айфоны красивый прозрачный пластик, конкуренты умрут от зависти.
Иначе говоря, подложки из сапфирового стекла являются ключевым компонентом для производства ВСЕХ микрочипов и процессоров в мире – на российских подложках создают процессоры и Интел, и АМД. Любой новомодный чип – это российская подложка, а искусственные сапфиры, выращенные в России для этих целей, являются самыми качественными и чистыми – любые примеси в этом деле убивают производство наповал.
Нет, конечно, если очень-очень постараться, то можно заменить российскую подложку на что-то другое из иного материала. К примеру, на кремний – правда, такие чипы не способны выдавать нужные параметры. И дохнут такие чипы тоже на удивление очень быстро. И в космос их не отправить, и в вооружение не воткнуть – и связь с ними будет хорошая, но недолгая.
Если вы таки считаете, что 80% мирового производства – это не так уж и монополия, давайте перейдем к следующему пункту нашего меню – а там самый настоящий “сюрпрайз” для западных любителей санкций.
Есть такая специальная химия травления микросхем с использованием ультрачистых компонентов – и ее выпускает только одна страна в мире. Догадаетесь с трех раз, какая именно?
Это уже точно монополия, причем тотальная – на долю России приходится 100 (сто. ) процентов производства ультрачистых редкоземельных элементов для этой химии. И вот эту адскую смесь точно не заменить, ибо при использовании менее чистой химии готовые изделия начинают выдавать такую ахинею и ересь, что хоть святых выноси и зови экзорциста.
И вот теперь давайте представим, что тайваньцы и американцы перекрывают России поставки процессоров и других микросхем. В ответ Россия запросто перекрывает тайваньцам и американцам кислород, перестав поставлять ключевые компоненты для производства – как думаете, долго ли продержится мировой рынок полупроводниковых приборов?
Неделю? Две? А дальше, извините, у медведя лапу сосать?
Но и это еще не всё.
Технологию производства самых мощных процессоров знаете? На подложку из российского сапфира поочередно наносятся слои кремния. Это двухмерный процесс, все происходит хоть и очень быстро, но довольно-таки печально.
В свое время, в самом начале нулевых, русская команда, предлагавшая стартап в Британии на производство микрочипов из арсенида галлия, оббила все пороги инвесторов – и что бы вы думали? Под давлением Интел и АМД ни один инвестор на этот стартап не подписался. В итоге в 2016 году разработчики вернулись к себе в Пермь и теперь работают на благо Министерства обороны России, выпуская изделия на основе арсенида галлия.
Знаете, в чем главное отличие арсенида галлия от традиционного кремния? Он дороже. И еще, в отличие от кремния, арсенид галлия позволяет создавать не двухмерную, а трехмерную архитектуру полупроводниковых приборов – в результате энергопотребление снижается до четырех раз, а быстродействие увеличивается до восьми раз; и здесь разработчикам уже плевать на модные нанометры, потому что даже при имеющихся в России отсталых технологиях производства можно создавать процессоры выше мирового уровня по характеристикам. Кстати, если кому интересно, почитайте про их старую серию К6500 (аналог американской серии 10G, про которую вы никогда не слышали, потому что это серия сугубо для военных), будете приятно удивлены параметрами, уже в 1992 году в России там были достигнуты гигагерцы при огромном рабочем диапазоне температур.
Я понимаю, что для многих обывателей это как кастрюлей по голове – но журналисты-то должны знать об этом?
Да, проще всего бегать по России-матушке в рубище и лаптях и орать “Нам всем хана!”. Такие новости почему-то лучше всего продаются – в том числе и в так называемой “патриотической” среде борцунов с “проклятым капитализмом”.
Материал: https://zen.yandex.ru/stateman
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@newru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.
Intel и стеклянные подложки: технология чипов будущего (обновление)
На конференции Innovation Intel дополнила майскую публикацию, посвященную разработке стеклянных подложек для будущих корпусов микросхем. На протяжении десятилетий использовалась так называемая органическая подложка, представляющая собой плетеную структуру, через которую проложены сигнальные линии и питание. Органическая подложка пришла на смену неорганической керамической корпусировке 30 лет назад и вот уже 30 лет используется практически во всех чипах.
Следует отметить, что корпорация Intel владеет и производит около 40% мирового объема корпусов FCBGA и FCLGA, что делает ее одним из крупнейших потребителей органических подложек. В последние десятилетия для продления срока службы органических подложек используются все более сложные технологии.
Все более сложные форматы корпусировки с 2.5, а в перспективе и 3D-корпусировка приводят к тому, что органические подложки работают на пределе своих возможностей, поэтому Intel уже 15 лет занимается разработкой стеклянных подложек. Существенным преимуществом является то, что стекло и кремний имеют одинаковый коэффициент расширения. Изменение температуры в процессе производства подложки или нанесения чипов, а также во время работы чипа приводит к тому, что сам кремний и органические подложки расширяются и сжимаются в разной степени. В худшем случае это может привести к появлению дефектов, но деформация присутствует всегда, поэтому необходимо принимать меры для минимизации последствий.
Поэтому стекло и кремний лучше сочетаются в данном контексте и имеют другие преимущества. Например, на стеклянной подложке можно разместить на 50% больше чипов, чем на органической.
Кроме того, органические подложки ограничены площадью 120 x 120 мм, в то время как площадь стеклянных подложек увеличивается в четыре раза — до 240 x 240 мм. Без укрупнения корпусировок и подложек сегодня не обойтись, поскольку производители стремятся уместить в них все большее количество чипов. В частности, сегмент центров обработки данных и высокопроизводительных вычислений HPC привел к экстремальному росту требований в этой области, именно здесь стеклянные подложки будут использоваться в первую очередь.
Однако стеклянные подложки — это не только простая замена с рядом преимуществ, но и принципиально новые технологии, которые невозможно реализовать на органических подложках. Так называемые сквозные проводники TGV (Through Glass Vias) могут быть интегрированы в десять раз плотнее, чем в случае органических подложек. Прежде всего, это позволяет ускорить производительность ввода/вывода через подложку.
Поскольку при работе стеклянных подложек возможны более высокие температуры, то есть материал может подвергаться воздействию более высоких температур, то и мощность и напряжение питания могут быть больше, чем в случае органических подложек.
Кроме того, непосредственно в корпусировку или подложку могут быть интегрированы оптические соединения, что позволит в будущих чипах осуществлять еще более быстрые соединения с другими компонентами системы.
Однако изготовление стеклянных подложек и работа с ними на конвейере не совсем тривиальны. Хотя Intel утверждает, что уже преодолела некоторые препятствия, очевидно, что новые подложки первоначально будут применяться только в дорогих чипах сегмента ЦОД и HPC.
В силу преимуществ стеклянных подложек в какой-то момент может наступить переломный момент, который сделает целесообразным их использование в более компактных и менее дорогих чипах. Однако до этого момента пройдет еще некоторое время, поскольку реальное применение новых подложек ожидается не ранее чем через четыре-пять лет.
Отдел разработки технологий сборки и тестирования Intel в Чандлере (штат Аризона) уже выпускает первые тестовые панели и корпусировки. Панели разрезаются таким образом, что они становятся стеклянными подложками, на которых затем собирается корпусировка. Первые тестовые чипы напоминают процессоры для ноутбуков, и первоначально на одной упаковке размещаются только два чипа. Затем эта упаковка исследуется с точки зрения ее свойств, и вся технологическая цепочка дорабатывается и оптимизируется.
Обновление:
В ходе брифинга на конференции Innovation 2023 коллеги ComputerBase смогли добыть своеобразную дорожную карту для стеклянных подложек. Согласно ей, будет существовать некое первое поколение, которое предусматривает первые так называемые Test Vehicle начиная с 2024 года. В них органическая подложка будет просто заменена новой стеклянной подложкой. Основное внимание в первом поколении будет уделено более высокой плотности сквозных соединений и деформации.
Во втором поколении, начиная с 2026 года, будут реализованы дальнейшие усовершенствования. Тогда подложки также должны выиграть от большей площади, возможной более высокой пропускной способности и большей плотности соединений.
Подписывайтесь на группу Hardwareluxx ВКонтакте и на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
Социальные сети
Теги
Источник и другие ссылки
комментарии (0)
Войдите, чтобы оставить комментарий
Возможно, вам будут интересны следующие статьи:
Тест и обзор: AMD Ryzen 9 7950X3D – игровой.
В нашу тестовую лабораторию поступил процессор Ryzen 9 7950X3D, который продолжает традицию Ryzen 7 5800X3D: AMD добавила 3D V-cache на CCD и представила целых три модели. Ryzen 9 7950X3D. [читать дальше]
Тест и обзор: Ryzen 5 7600 и Ryzen 7 7700 – новые.
Процессоры X в линейке Ryzen 7000 вышли первыми, но если требовались 65-Вт CPU, то приходилось довольствоваться предыдущим поколением. В начале года AMD представила более. [читать дальше]
Тест и обзор: AMD Ryzen 7 7800X3D – отличный.
Ранее мы уже протестировали Ryzen 9 7950X3D и Ryzen 9 7900X, две «старших» модели X3D с дополнительным кэшем. AMD не смогла предоставить нам образец Ryzen 7 7800X3D на момент анонса. [читать дальше]
Тест и обзор: Intel Xeon w9-3495X – 56 P-ядер без.
Intel решила укрепить свои позиции на сегменте рабочих станций, стремясь подвинуть AMD. Последние два-три года у нас складывалось впечатление, что AMD здесь «снимала. [читать дальше]
Тест и обзор: AMD Ryzen 9 7900X3D – насколько хороши.
Мы уже протестировали флагманскую модель Ryzen 9 7950X3D, сегодня настала очередь Ryzen 9 7900X3D. Оба CPU не имеют прямых предшественников c 16 и 12 ядрами, соответственно. Конечно. [читать дальше]
Тест и обзор: Core i5-14600K, Core i7-14700K и Core i9-14900K –.
Вчера Intel официально представила 14-е поколение Core, сегодня новые процессоры уже поступили в розницу, а мы провели тесты. Сразу следует отметить, что большого. [читать дальше]
новости — категории
- Железо
- Процессоры
- Материнские платы
- Чипсеты
- Оперативная память
- Жёсткие диски и SSD
- Видеокарты
- Системы в сборке
- Ноутбуки и нетбуки
- Мониторы и проекторы
- Мультимедиа
- Корпуса
- Системы охлаждения
- Водяное охлаждение
- Сети
- Периферия
- Авто
Как Россия сделала «ход конем» в разработке процессоров.
Производство чипов состоит более чем из 300 операций. Упрощенно можно разделить ЭТО на два этапа.
1) Подготовка подложки
Подложка — это тонкая круглая пластина диаметром 200-450 мм. Из монокристалла высочайшей чистоты. Лучшие в мире подложки делают в России, из сапфира (искусственного). 80% мирового рынка сапфировых подложек принадлежит нам.
Так что если мы закроем их экспорт — у мировых производителей чипов начнутся большие проблемы. Их подложки — кремниевые, и качество намного ниже наших. Да и заместить 80% рынка не так просто.
Подложку надо полировать, механически и химически. Механическая полировка идет по 14-му классу чистоты (не плоскостность до 1 мкм)
2) Нанесение кремниевых слоев.
Я опускаю целую кучу технологических фишек. Суть в том, что на подложку один за другим напыляются слои кремния, на которых печатают» транзисторы методом липографии. Дабы разделить слои, на полученном рисунке выращивается дополнительный слой диоксида кремния. Затем напыляют новый рабочий слой. Когда всё закончится, пластину с чипами надсекают алмазным инструментом и ломают вдоль «дорожек».
Производительность чипа
КПД чипа зависит от количества размещенных на нем транзисторов. Чем они мельче — тем их больше помещается. Прогресс идет непрерывно. Каждый новый «скачок технологии» дает уменьшение размера примерно на 30%. Каждые два года размер усыхает вдвое.
У тайваньской TSMC трех-нанометровая топология появилась в 2020-м. В прошлом году IBM заявила о создании первого 2-нм чипа. В 2029 году Intel планирует переход на 1,4 нм. Это субатомный уровень. Такие размеры требуют запредельных технологий.
А что имеется в России? Пока что самый наш продвинутый процессор — это 28-нм. » Байкал-Т1 «. Двух-ядерный. Работает неплохо, но собирается пока в Тайване. К сожалению.
Как догнать и обойти запад
Лет 20 назад бригада русских талантов из Перми, не найдя в России возможностей, поехала в Англию и предложила создавать микрочипы не из кремния, а из арсенида галлия.
Ребята долго искали инвесторов — без шансов. Ибо Интел и АМД устроили нашим конкретный бойкот. Потеряв лет пятнадцать, искатели вернулись домой. Ситуация уже изменилась, с деньгами проблем не было. И чипы на основе арсенида галлия уже вовсю производятся.
Слева — монокристалл арсенида Галлия. справа — готовая пластина
В чем разница между кремнием и арсенидом галлия? Первый позволяет двухмерную архитектуру транзисторов, а второй — трехмерную.
Скажете — ну и что? Там сотни слоев положат друг на дружку — тоже типа «трехмерка». Это так. Но есть разница. Все эти слои надо разделять между собой! А это очень не быстро и недешево. Плюс энергозатратность.
А если разместить слои транзисторов в цельной моно-пластине, то энергопотребление падает в 3-4 раза, а быстродействие резко поднимается — раз этак в восемь!
Вот в чём идея!
Вместо того чтобы вступить в безнадежную «гонку за нанометрами», мы создаем процессоры с передовыми характеристиками за счет трехмерной архитектуры
АО «Экран-оптические системы»
Выпуск перспективных процессоров уже налажен на АО «ЭОС» в Новосибирске. Это единственное предприятие, производящее пластины GaAs для устройств электронно-компонентной базы. Сейчас их маловато — мощностей не хватает. Но это будет не вечно.