UMC verbetert snelheid SOI-chips met 30 procent

Onderzoekers bij UMC, de op twee na grootste chipproducent ter wereld, hebben vandaag via een persbericht laten weten een nieuwe productietechniek ontwikkeld te hebben waardoor de performance van Silicon-on-Insulator (SOI)-chips met dertig procent kan verbeteren. De onderzoekers hebben de nieuwe techniek Direct-Tunneling induced Floating-Body Potential (DTFBP) genoemd. Direct Tunneling is het kwantummechanische gedrag waardoor een elektron door een energiebarrière kan komen terwijl hij dat eigenlijk niet zou moeten kunnen door een tekort aan eigen energie. Dit gedrag is ongewenst omdat hierdoor energie weglekt.

Over het algemeen zijn enkele relatief eenvoudige ontwerpaanpassingen al voldoende om dit lekken te beperken, maar doordat chips steeds kleiner worden, neemt ook de kans op lekken toe door de dunnere structuren. DTFBP kan dit lekken dus tegengaan waardoor de chips minder warm worden en beter presteren. Volgens UMC is deze techniek redelijk eenvoudig toe te passen omdat er geen grote wijzigingen in productielijnen aangebracht hoeven worden, zoals wel het geval is bij bijvoorbeeld de toepassing van opgerekt silicium.

Reacties (19)

[Nitroglycerine]

{sidekick] Ik vraag me af hoe ver we van een volledige quantum computer afzitten. Met zulke computers komt de rekenkracht van een gemiddelde supercomputer op thuisformaat beschikbaar.
[/sidekick]

Het is een mooie uitvinding, dat DTFBP. Je kunt namelijk 2 richtingen uitredeneren (zonder verdere verbeteringen, wat dus onwaarschijnlijk is, maar goed, anders heb je teveel variabelen):
- Of de chips in de nabije toekomst worden een stuk koeler en leveren dezelfde of iets betere prestaties ivm de huidige chips
- Of de chips in de nabije toekomst zijn nog net zo warm als de huidige chips, maar leveren enorm veel meer prestaties dan de huidige chips (als voorbeeld een huidige P4 3,2 GHz met deze techniek mogelijk op 5 GHz).

Persoonlijk hoop ik dat er een tussenweg bewandeld wordt, dat de chips iets koeler worden, maar wel een veel betere prestatie leveren. Je hoeft dan minder halsbrekende toeren uit te halen om een gemiddelde game-pc op gezonde temperaturen te houden.

[kaas-schaaf]

Op den duur worden de chips zo klein dat de wegen waardoor het electron moet gaan niet breed genoeg zijn om het te beschermen tegen quantuminvloeden.

Tegen die tijd zal een quantum(flux)-pc veel dichterbij zijn en hoef je dan toch niet meer te kijken of je weglekkingen hebt?

Nanotubes misschien iets? die 'lekken' toch niet?

Maar dit spul kan je beter aan iemand vragen met applied physics of iets in z'n pakket.

[Loesje]

Op den duur worden de chips zo klein dat de wegen waardoor het electron moet gaan niet breed genoeg zijn om het te beschermen tegen quantuminvloeden

Dit is niet waar. Een electron is natuurlijk niets anders dan een quantumdeeltje! En je bedoelt toch niet dat je het electron tegen zichzelf beschermt...

De huidige generatie chips zijn gebaseerd op wat met de 'klassieke natuurkunde' noemt. Men zegt wel dat in de klassieke natuurkunde geen geen rekening wordt gehouden met quantum-effecten, maar dit is natuurlijk niet waar. De klassieke natuurkunde is gebaseerd op de quantum-fysica, maar dan voor heel erg grote aantallen.

Het gedrag van een quantum-deeltje, bijvoorbeeld een electron, is nooit te voorspellen. Het is altijd een kans dat hij of A, of B of C doet. Omdat de kans op A het grootst is, gaat de klassieke mechanica alleen uit van optie 'A'. Bijvoorbeeld: in een beetje transistor van de huidige generatie zitten zo'n 1 miljoen quantum-deeltjes. Daarvan kiezen er 950-duizend voor optie A. De detector die detecteert wat er gebeurt zal dus als antwoord geven: A.

Gebruik je echter een of twee quantum-deeltjes, dan weet je niet van te voren wat het antwoord van de detector zal zijn! (Als je zo'n detector kan maken)

Behalve dat de kansrekening anders wordt in quantum-systemen, gaan ook golf-effecten een rol spelen. Quantum-deeltjes gedragen zich soms als deeltje, soms als golf - populair gezegd. En de golf-effecten komen meestal pas aan het licht als afstanden gebruikt worden die overeenkomen met, of kleiner zijn dan, de golflengte van het quantum-deeltje.

Het lijkt erop dat je deze twee effecten door elkaar haalt. De golflengte van licht is vele malen groter dan die van electronen. Dat zorgt ervoor dat bij de productie van chips, waarvoor licht gebruikt wordt, er grenzen optreden door de golflengte van dat licht. Maar de electronen in de transistors hebben daar pas veel later last van.

Bij het 'lekken' gaat het om het kansrekening-verhaal. In transistors zitten verschillende paden die de electronen kunnen afleggen. Om die paden af te bakenen heb je muren nodig. Alleen is het zo dat een muur niet alles tegen houdt. Er is altijd een kans dat een muur iets doorlaat. Dat is trouwens niet alleen voor kleine deeltjes zo! Als je probeert door een deur te lopen, is er een kans dat dat je lukt, zonder de deur of jezelf te beschadigen. De kans is niet groot... maar toch...

Omdat het aantal quantum deeltjes in een transistor steeds kleiner wordt, wordt het een steeds groter probleem dat de deeltjes weglekken. Verder is het zo dat de de kans dat electronen door een muur komen, ook groter is als de muur dunner is. (Wat ik nu een muur noem, is eigenlijk een barriere) Als je bv. met 100.000 electronen begint aan een pad van 100 transistoren, en bij iedere transistor lekken er 5% weg, dan hou je 592 electronen over. En de overige 99408 zwerven willekeurig door je systeem.

Bij het ontwikkelen van nieuwe quantum-computers is het schakelen gebaseerd op allerlei quantum-effecten, als de kansrekening en het golf-gedrag van deeltjes.

Dat heeft in het geheel niets te maken met de huidige technieken, die gebaseerd zijn op de klassieke natuurkunde. Daar zijn deze effecten alleen maar storend. Dus is het nodig om sterkere muren/barrieres te bouwen, met SOI, Strained silicon of deze DTFBP techniek.

Als deze technieken helemaal uitgewerkt zijn zullen de chipfabrikanten waarschijnlijk op andere materialen overstappen dan het huidige silicium. Nadeel hiervan is dat ze de huidige fabrieken dan tegen de vlakte kunnen gooien, dus dat proberen ze zo lang mogelijk te rekken. Pas daarna zal de quantum-technologie een rol gaan spelen.

Ikzelf denk dat de grens van de huidige technologie veel eerder is bereikt dan dat de ontwikkeling van de quantum-technologie volwassen is. En dan gaat iedereen nu nog uit van wat we nu quantum-computers noemen. Dat zijn systemen die inderdaad voor een aantal berekeningen sneller zijn, maar voor de huis-tuin en keuken-compu niet echt.

Quantum-desktop-computers is weer een stap verder in de quantum technologie, en of we die geavanceerdheid ooit zullen halen?!? Ik betwijfel het.

[Luxx]

Ik vraag me af hoe ver we van een volledige quantum computer afzitten. Met zulke computers komt de rekenkracht van een gemiddelde supercomputer op thuisformaat beschikbaar.

Op het moment is het nog zo dat de quantum effecten zo "lastig" zijn dat dit soort technieken nodig zijn om ze tegen te gaan. Kortom, hebben er enkel last van, en kunnen er nog geen gebruik van maken... Nog een erg lange weg te gaan dus.

Het is een mooie uitvinding, dat DTFBP. Je kunt namelijk 2 richtingen uitredeneren (zonder verdere verbeteringen, wat dus onwaarschijnlijk is, maar goed, anders heb je teveel variabelen):
- Of de chips worden koeler
- Of de chips leveren meer prestatie

Deze techniek gaat het lekken van stroom tegen. Hierdoor wordt de stap naar een volgende verkleining van productie procedé dus ook eenvoudiger, wat dus (met minder lekkage) ook nog snellere en zuinigere chips met zich meebrengt.

[Confusion]

Op het moment is het nog zo dat de quantum effecten zo "lastig" zijn dat dit soort technieken nodig zijn om ze tegen te gaan. Kortom, hebben er enkel last van
De eenvoudigste transistor zou niet werken als de wereld niet inherent quantummechanisch was. We hebben er bepaald geen last van. Sterker nog: het zijn juist deze tunneleffecten die grootschalige toepassingen hebben.

[Confusion]

Met zulke computers komt de rekenkracht van een gemiddelde supercomputer op thuisformaat beschikbaar.

Welnee. Quantumcomputers zijn geschikt voor bepaalde soorten rekentaken, zoals het Traveling Salesman probleem: ze kunnen de rekentijd die voor bepaalde soorten wiskundige problemen nodig is sterk verminderen. Voor de gemiddelde desktopbezigheid bieden ze helemaal geen vooruitgang: de quantumcomputer is eigenlijk een soort ideale parallelle computer, maar je blijft tegen Amdahl's law oplopen: bepaalde operaties moeten achtereenvolgens uitgevoerd worden en een programma kan nooit sneller zijn dan de tijd die het aantal achtereenvolgende handelingen vergt. Thuis heb je werkelijk helemaal niets aan een quantumcomputer.

Overigens begint de quantumcomputer een beetje een kernfusie vehaal te worden: onderzoekers schatten dat het ding er over X jaar zal zijn, waarbij X al jaren gelijk is gebleven .

[dasiro]

zie ik hier een enorm vette knipoog van UMC naar AMD om bij TSMC wat minder te laten bakken en tegelijk intel een hak te zetten ?

[__Rza]

AMD werkt reeds samen met UMC voor outsourcing, niet met TSMC.
Mogelijk kan AMD deze technieken licenseren maar of het echt 30% beter is dan de SOI technieken van AMD zelf, weten we natuurlijk niet. Als het zover is, zul je wel de pers berichten zien verschijnen.

[NEO256]

Dus als deze technieke echt 30% beter zijn zal de snelste cpu die AMD kan maken met deze techniek, afgeleid van de 4000+ die pas staat aangekondigt in 2005......4000 X 1.3 = 5200+ worden.....laat intel dat maar eens met eigen technieken overtreffen.

[Confusion]

Dus als deze technieke echt 30% beter zijn zal de snelste cpu die AMD kan maken
Dat staat er niet. Er staat dat de performance van de SOI techniek 30% verbeterd is. Dat is misschien misleidend, maar je zou ook het gelinkte artikel kunnen lezen: ze hebben de drive current van PMOS transistors 30% weten te verhogen.

Dat heeft nauwelijks te maken met CPU snelheid.
Edit: Het heeft wel degelijk met CPU snelheid te maken, aangezien een hogere drive current hogere schakelsnelheden mogelijk maakt. Maar een 30% hogere drive current maakt geen 30% hogere schakelsnelheden mogelijk.

Overigens moet je je ook eens afvragen welke chips er eigenlijk met deze techniek geproduceerd worden.

[NEO256]

Een toevoeging aan wat Glashelders zei een post of 6 geleden de techniek die intel gebruikt werkt dus voor geen meter (de post staat op 2002) ze gebruiken de techniek nu dus 2 jaar en hebben de warmste CPU terwereld ontwikkeld.

[trogdor]

MSP : Molten Silicon Processor

[PowerToTheUsers]

Direct-Tunneling induced Floating-Body Potential

Da's pas een naam waarmee je kan uitpakken

[Glashelder]

Intel gebruikt geen SOI

Intel is niet van plan om in navolging van AMD, Motorola en IBM SOI te gebruiken voor 0,13 of 0,09 micron chips, omdat de huidige vorm van SOI volgens het bedrijf een aantal nadelen heeft die pas opgelost kunnen worden met DST.

http://www.tweakers.net/nieuws/21326 over DST

[Vastloper]

Intel en AMD hebben sowieso hun eigen fabs en produceren niet/nauwelijks bij UMC zeker hunt topmodellen niet. Nvidia en ATI daarentegen wel en die zullen hier ook zeker wel blij mee zijn, maar die waren waarschijnlijk al veel langer op de hoogte. Voor de rest weet ik niet wie er allemaal bij UMC chips laat maken, maar dat is geen reden om maar een lijst met computer producenten op te noemen. Intel en AMD hebben allemaal eigen technieken/varianten om snelheid te verbeteren en lekstroom te verminderen.

[Jack Flushell]

Gebruiken ook chips voor in hun branders e.d...