GlobalFoundries blikt al vooruit op 22nm-nodes

GlobalFoundries, de begin 2009 van AMD afgesplitste chipfabrikant, zegt een belangrijke technologische mijlpaal te hebben bereikt voor de fabricage van halfgeleiders op 22nm. Dat zou zijn gelukt dankzij een samenwerking met IBM.

GlobalFoundries deed de aankondiging bij monde van zijn technologie- en onderzoekshoofd Gregg Bartlett. Hij liet de aanwezigen op het VLSI-symposium voor chipfabrikanten in de Japanse stad Kyoto weten dat zijn bedrijf een belangrijke technologische doorbraak heeft weten te bereiken voor de overstap naar de productie van 22nm-chips. Op dit moment is een feature-size van 45nm gangbaar. GlobalFoundries zegt de productiemoeilijkheden van de high-k metalgate-transistors voor het 22nm-procedé het hoofd te kunnen bieden.

De gate, de 'schakelaar' van transistors, wordt gemaakt van zogeheten high-k halfgeleidermateriaal, een alternatief voor siliciumoxide. Dit materiaal heeft een hogere diëlektrische constante dan siliciumoxide, maar naarmate de gate kleiner wordt, treden grotere lekstromen op. Om de transistors correct te kunnen aansturen is het noodzakelijk de eot van het high-k materiaal te vergroten. GlobalFoundries zegt daarin geslaagd te zijn, een doorbraak die mogelijk werd gemaakt dankzij een samenwerking met IBM. De productiemethode levert transistors op die lage lekstromen vertonen, lage stuurspanningen vergen en bovendien weinig warmte ontwikkelen.

Reacties (23)

[M2M]

ik vraag me af wanneer ze over stappen op single molecule transistors.
De huidige techniek loopt echt tegen zijn limiet aan, en hoe kleiner het procédé, hoe gevoeliger het geheel is voor onzuiverheden in het silicium. momenteel halen ze ongeveer 99,9 (met nog 14 negens achter die laatste negen) aan zuiverheid met silicium, maar hoe kleiner je gaat, hoe meer zo'n onzuiverheid gaat meespelen in de correcte werking van een transistor. Ook de homogeniteit in de N en P doping is een probleem aan het worden. Aangezien het nog maar een handjevol atomen zijn die een transistor voor moeten stellen begint de randomheid van een "homogeen" mengsel een rol te spelen.

We zullen het wel zien, veel langer hiermee doorgaan wordt waarschijnlijk enorm duur om nog zuiver materiaal in handen te krijgen, en enorm moeilijk om een fatsoenlijke N en P doping te krijgen.

[High-Voltage2]

[...]
We zullen het wel zien, veel langer hiermee doorgaan wordt waarschijnlijk enorm duur om nog zuiver materiaal in handen te krijgen, en enorm moeilijk om een fatsoenlijke N en P doping te krijgen.

Vroeger kon men het silicum niet zo zuiver maken als nu, toen kon men zo kleine patronen niet eens maken met lithografie, toen was de dopering nog slechter dan nu.

Die dingen evolueren mee hoor. Met de huidige technieken en kennis ga je inderdaad snel tegen de limiet aanlopen. Maar dat was zo tien jaar geleden ook als ze toen geen research meer hadden gedaan.

[bergsegek]

Kan iemand dit even uitleggen waar en hoe het ongeveer gebruikt word op cpu's en gpu's dan denk ik?

[GENETX]

Het verhaal van Enfer gaat voor velen wellicht iets te ver om te begrijpen. Jip en Janneke FTW des te meer

Een chip bestaat uit transistoren. Dat zijn niet enkel processors, maar elke chip die jij je in kunt denken bevatten transistoren. Hoe ze opgebouwd lees je hierboven dus wel. In een notendop zijn het schakelaars. Door spanning op de zogenaamde Basis te zetten gaat de schakelaar open. Vergelijk dit met het aan en uitschakelen van een lamp met een schakelaar.

Middels constructies van een aantal transistoren kun je zogenaamde logische poorten maken. Dit kan een EN-poort of een OF-poort zijn bijvoorbeeld. Op dit niveau wordt er op bits vergeleken. Bij de EN-poort poort moeten beide ingangen hoog zijn (1) om aan de uitgang ook een signaal te krijgen. bij een OF-poort, zoals de naam al aangeeft, moet 1 van de 2 ingangen hoog zijn (of beide uiteraard) wil de uitgang een 1 geven.

Op basis van deze logica werkt een processor. Er zitten miljoenen transistoren in een processor met bijbehorende aantal aan logische schakelingen. Ze voeren allemaal een onderdeel uit van de processor.

Zo kun je bijvoorbeeld het commando geven om te vermeningvuldigen. Uit het register (geheugen) haalt de processor dan de data voor deze actie. Bij de volgende kloktik wordt de data ingeladen en laat de processor het stuk logica dat de vermeningvuldiging uitvoert uitvoeren. Uiteindelijk krijg je dan je resultaat.

Een processor is dan ook een zeer complex iets. Vergelijk het met miljoenen lichtschakelaars die aan elkaar zijn gekoppeld. Aan de ene kant heb je een paar schakelaars (nog steeds duizenden) waarmee je acties kan laten uitvoeren. Vervolgens wordt een complex systeem van miljoenen schakelaars binnen op dusdanige wijze aangesproken dat de gewenste actie wordt uitgevoerd. Aan de andere kant gaan de lampen (uitgangen) dan zo branden dat het juiste resultaat wordt gegeven.

Meer info:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://nl.wikipedia.org/wiki/Processor
http://nl.wikipedia.org/wiki/Logische_poort

[Reactie gewijzigd door GENETX op 2 augustus 2024 20:09]

[Mitsuko]

Daarbij is het nog een interessant detail dat je met één logische poort (NAND of NOR bijvoorbeeld) alle mogelijke combinaties van poorten kunt maken. Dat betekent dat je dus overal dezelfde combinatie van transistors kunt gebruiken, maar betekent ook dat de kleinste structuren wat groter worden (AND of OR worden een combinatie van poorten) en dus ook langzamer.

[GENETX]

Echter, vraag ik me af hoe handig dit is op dit niveau. Voor een schakeling op een printplaat is het inderdaad handig voor een klein beetje logica. Dit omdat de losse chips die je daar gebruikt een paar poorten van hetzelfde type in één hebben. Op die manier kun je chips besparen door de chips die je kunt gebruiken zo optimaal mogelijk te benutten.

Dat speelt echter niet in een processor en daarbij lijkt het me juist handiger om zoveel mogelijk te optimaliseren zodat de snelheid kan worden verbeterd en de die size kleiner kan.

[High-Voltage2]

Op silicumniveau worden NOT poorten ook afzonderlijk gemaakt uit een paar complementaire MOS transistoren (dus één PMOS en één NMOS). Een NAND poort met twee ingangen bestaat dan weer uit vier transistoren (twee PMOS en twee NMOS). Wil je een AND poort, dan dien je achter die NAND nog een invertor te hangen, dus kom je op zes tranistoren. Maar zes transistoren wil niet noodzakelijk zeggen dat de schakeling zes keer zo langzaam is. Zo een AND poort bestaat in feite uit twee trappen, dus is een AND poort maar twee keer zo traag als een elementaire inverter. En als je met de grootte van de transistoren gaat spelen kan je ze zelfs zo snel maken als een elementaire inverter. Dit is natuurlijk een trade off tussen snelheid, DIE opp, vermogenverbruik en snelheid, waarbij die eerste drie eigenlijk samen horen.

Op siliciumniveau wordt dus niet gewerkt met enkel maar NAND poorten om de reden zoals je zelf al aangaf. Op off chip niveau wordt dat wel gedaan om de reden die jij aangaf

[Enfer]

de gate, de 'schakelaar' van transistors, wordt gemaakt van zogeheten high-k halfgeleidermateriaal, een alternatief voor siliciumoxide. Dit materiaal heeft een hogere diëlektrische constante dan siliciumoxide, maar naarmate de gate kleiner wordt, treden grotere lekstromen op. Om de transistors correct te kunnen aansturen is het noodzakelijk de eot van het high-k materiaal te vergroten.

zoals je waarschijnlijk weet bestaat je hele processor uit transistoren.
zoals ook in het artikel te lezen is moet men, als men naar een nog kleiner procede wil, met een andere isolator tussen de trasistoren gaan werken, dit omdat silicumoxide op zulke kleine dingen niet meer genoeg isoleert en stroom kan doorlaten als dat niet moet. nu hebben ze een High k matriaal, dwz, een matriaal dat beter kan isoleren als silicium-oxide.

het voordeel is dus dat met uiteindelijk (er is nog veel werk nodig) nog een stuk kleine chips kan maken.

tot men uiteindelijk tegen andere quantum effecten aan gaat lopen

[MrFreelancer]

ik zit hier al vele jaren op tweakers. Ik merk dikwijls dat hier ook veel slimme koppen bij zitten die ook werkelijk actief zijn in de IT industrie. Dus mensen die echt weten hoe computers werken. Die technisch inzicht hebben die verder reikt dan weten waar de powerknop zit.


Wat ik eigenlijk wou weten. Begrijp ik het goed dat een transistor schakelt. Indien ja gaat dit dan echt gepaard met een mechanische beweging? een fysieke verschuiving ook al is die heel miniem. Indien ja. Is deze dan ook onderhevig aan slijtage zoals alle andere mechanische elementen. Neem nu bijvoorbeeld een scharnier van een auto deur. Zou het dan ook mogelijk zijn dat plots zo een trasistor kapot geschakkeld is na jaren van hard labeur. Ik neem aan dat er geen lubricerende charlie chaplin functie ingebouwd zit.

[GENETX]

Wat ik eigenlijk wou weten. Begrijp ik het goed dat een transistor schakelt. Indien ja gaat dit dan echt gepaard met een mechanische beweging? een fysieke verschuiving ook al is die heel miniem. Indien ja. Is deze dan ook onderhevig aan slijtage zoals alle andere mechanische elementen. Neem nu bijvoorbeeld een scharnier van een auto deur. Zou het dan ook mogelijk zijn dat plots zo een trasistor kapot geschakkeld is na jaren van hard labeur. Ik neem aan dat er geen lubricerende charlie chaplin functie ingebouwd zit.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Transistor

Ik zit er niet helemaal in, maar voor zover ik begrijp zit er geen bewegende onderdelen in. Het aangeven als schakelaar is ook heel erg vereenvoudigd. Je kan een transistor in geleiding zetten. Dit gebeurt zodra er spanning op de Basis wordt gezet waardoor er een spanningsverschil tussen de Emitter en Collecter komt te staan. Hier gaat dan stroom lopen.

Hierbij moet je de basis zien als je hand en de Emitter en Collecter als de schakelaar zelf. Als spanning op de Basis zet (met voldoende verschil, doorgaans zo'n 0,7V) dan gaat de schakelaar om waardoor er stroom gaat lopen tussen de Collecter en Emittet. Dat is dus het omschakelen waardoor je het stroomcircuit sluit met het aanschakelen van het licht.

Dit wil niet zeggen dat hij niet kapot kan, maar het is wel zo dat ze heel lang mee kunnen gaan. Ze schakelen dus niet echt zoals een relais of lichtschakelaar. Die vereenvoudigde weergave is om alles duidelijk te maken. Bij een transistor wordt dus een spanningsverschil gemaakt waardoor er stroom gaat lopen in tegenstelling tot een schakelaar waar hard het circuit moet worden onderbroken om de schakelaar open te zetten om geleiding te stoppen.

Hoopt dat iemand met meer kennis het nog wat kan toelichten, want zo diep zit ik niet in deze materie

[Reactie gewijzigd door GENETX op 2 augustus 2024 20:09]

[appel437]

Hoopt dat iemand met meer kennis het nog wat kan toelichten, want zo diep zit ik niet in deze materie

ik ook niet echt; maar ik kan wel proberen het nog een klein beetje te versimpelen DMV een tekeningetje met tekentjes ( )
stel je voor je hebt een transistor met ingang > en uitgang <. dan zit er op elke transistor een derde ingang ^. nu maak ik even een plaatje
> <
^
nu om de schakelaar "dicht te doen" moet er een stroom lopen van > naar <
dat doen ze "draadloos" want de > en de < zitten nog geen molecuul van elkaar af. om dat te doen moet er een verschil ontstaan in voltage tussen > en < want stroom loopt van laag tot hoog. bij een transistor gebeurd dat door op de ^ een stroom te zetten; waardoor er een "draadloze" verbinding ontstaat tussen > en <.
>---<
^
je hebt dus een elektronische shakelaar die zonder bewegende onderdelen werkt.

edit: correct me if i'm wrong (please do so)

[Reactie gewijzigd door appel437 op 2 augustus 2024 20:09]

[High-Voltage2]

http://nl.wikipedia.org/wiki/Transistor

Ik zit er niet helemaal in, maar voor zover ik begrijp zit er geen bewegende onderdelen in. Het aangeven als schakelaar is ook heel erg vereenvoudigd. Je kan een transistor in geleiding zetten. Dit gebeurt zodra er spanning op de Basis wordt gezet waardoor er een spanningsverschil tussen de Emitter en Collecter komt te staan. Hier gaat dan stroom lopen.

Er is al een spanningsverschil tussen emitter en collector. Door de B-E PN overgang voorwaards te polariseren gaat er een stroom door lopen, hierdoor gaat er eveneens een stroom van C naar E lopen. Het gaat waarschijnlijk te ver om heel de versterkignswerking uit te leggen aan de hand van de doperingen van elke laag en de gaten en elektronenstroom.
Een PN junctietransistor (waar iedereen het hier blijkbaar over heeft) is stroomgestuurd en niet spanninggestuurd. Dus een stroom door de basis wordt een factor beta versterkt. De collector emitter stroom is dus een factor beta groter dan de basisstroom.

In een processor zitten echter geen PN junctietransistoren maar MOS transistoren. MOS = Metal Oxide Semiconductor. Meer bepaald wordt er gebruik gemaakt van CMOS waarbij de C staat voor complementairy. Dit geeft aan dat je een P en een N MOS transistor combineert. Als ik me nog goed herinner is de PMOS het pullup netwerk en de NMOS het pulldown netwerk.
In tegenstelling tot een junctietransistor is een MOSFET spanninggestuurd. Dat wil zeggen dat de versterking gebeurt op basis van spanning en niet op basis van de stroom zoals bij de junctietranistor. Een MOSFET werkt op basis van een kanaal. Door spanning op de gate (overeenkomstig met de basis) te zetten (tov de source) gaat het kanaal gevormd worden, de gelijknamige ladingen worden immers uit het kanaal verdreven en afgevoerd via de bulk (welke bij NMOS meestal verbonden is met de S en bij PMOS met de D, dacht ik). Je kan een MOSFET vergelijken met een variabele weerstand waarbij je de weerstandswaarde omgekeerd evenredig instelt met behulp van de spanning op de gate. In de processorwereld willen we natuurlijk maar twee toestanden: ofwel oneindige weerstand (zeer grote weerstand, geen geleiding) ofwel kortsluiting (geen weerstand dus in geleiding) want in alle tussenliggende gebieden wordt serieus veel vermogen verstookt.

[Astennu]

Klinkt goed. Ik ben benieuwd wanneer we deze techniek toegepast zullen zien op nieuwe CPU's van AMD (zal wel ergens 2012 zijn als die nieuwe fab in de VS open gaat). Het lijkt er op dat ze het gat met Intel langzaam aan het dichtlopen zijn.

Maar ik heb nog steeds mijn vraagtekens staan bij het Fabless gaan van AMD.

[NitroX infinity]

Als ik me niet vergis wordt er eerst overgestapt op het 32nm procédé alvorens ze met nog kleiner gaan werken. Ik denk dat we pas rond 2015 een kleiner procédé zullen zien.

[DitisKees]

Volgens mij wilde Intel eind dit jaar de eerste 32nm processors op de markt brengen, en dan eind 2012/begin 2013 22nm. Als GlobalFoundries gelijk op wil gaan lopen met Intel zullen ze dus wel moeten inzetten op 2012 denk ik.

[DonJunior]

Stomme vraag misschien..
Maar waarom zouden ze niet meteen overstappen op 22nm?!
Ik bedoel als de techniek al in huis is, waarom dan achter de feiten aan gaan lopen en eerst de 32nm techniek fabriceren?

[Astennu]

22nm is nog lang niet klaar om voor massaproductie te gebruiken. 32nm al wel bijna. Het kost een aantal jaar om zo'n nieuw productie proces te ontwikkelen. Toen 45nm bijna klaar was waren ze al met 32nm en 22nm bezig.

[GENETX]

Volgens mij wilde Intel eind dit jaar de eerste 32nm processors op de markt brengen, en dan eind 2012/begin 2013 22nm. Als GlobalFoundries gelijk op wil gaan lopen met Intel zullen ze dus wel moeten inzetten op 2012 denk ik.

AMD zal als het goed is in 2010 ook al met 32nm komen. Dus het gat wordt in ieder geval wel kleiner, mochten ze dat waarmaken.

[Astennu]

Tuurlijk. Maar die dingen kunnen wel gelijktijdig ontwikkelt worden. Het is iets wat meerdere jaren duurt.

Met chips het zelfde. ATi's RV8xx is nu bijna klaar maar ze zijn al met de opvolger bezig. En waarschijnlijk ook al met de chip die daar na komt. Het duurt ongeveer een jaar of 3 om zo'n chip te ontwerpen. Ik kan me voorstellen dat het met het productie proces net zo gaat.

[Reactie gewijzigd door Astennu op 2 augustus 2024 20:09]

[BeosBeing]

Beter dat ze dat in de EU neerpoten. Beter voor de economie in de EU.
Of een in de USA, en een in de EU natuurlijk.

[TheCapK]

Waarschijnlijk zullen ze de fabriek in Dresden gewoon aanpassen als de tijd daar is. Om echter niet te veel "verlies" te lijden zullen ze echter het liefste de fabriek in de VS l operationeel hebben zodat ze daar al kunnen produceren.

[jqv]

Het lijkt er op dat ze het gat met Intel langzaam aan het dichtlopen zijn.

het is het gat dichten.
Of ze lopen in op intel (zonder gat)

ontopic:
Een goede zaak dat ze dus een mogelijkheid hebben het productieproces nog verder te verkleinen.
Nu dus zaak om deze ontwikkeling om te zetten in een werkbaar productie proces.

Het onderzoekscentrum zal nu dus in gaan zetten op het nog verder verkleinen van het procedé.

[Verwijderd]

Het gaat best wel hard tegenwoordig!
45nm wordt net gemeengoed, de eerste samples op 32nm komen beschikbaar en kleiner wordt parallel daaraan hard ontwikkeld.

Nu staat 22nm in de belangstelling, en afgelopen woensdag werd er ook al bericht over Toshiba, die zelfs al naar 16nm wil met een nieuw procede:
nieuws: Toshiba zet stap naar 16nm-transistors
Twee berichten in de zelfde week!