Новости Hardware

ARM предлагает «костыль» для закона Мура: питание с обратной стороны кристалла

Принято считать, что соблюдение закона Мура неразрывно связано с уменьшением размеров транзисторов. До поры до времени всё шло хорошо, что позволило привычной практике обрести статус того самого закона. Но к сегодняшнему дню оказалось, что по мере уменьшения размеров транзисторов всё больше и больше проблем доставляют элементарные схемы подвода питания к этим самым транзисторам. Иными словами, на пути у закона Мура грудью встали потери в линиях питания, и технологический барьер в виде измельчавшего техпроцесса стал лишь частным препятствием на пути дальнейшего развития электроники.

iStockphoto/IEEE Spectrum

iStockphoto/IEEE Spectrum

Как объяснили на недавней тематической конференции IEEE представители компании ARM, обычно на потери в линиях питания отводится до 10  %. Скажем, при подаче на вход цепи регуляции питания напряжения номиналом 1 В, на транзисторах в цепи будет до 0,9 В, что вполне приемлемо. С уменьшением масштаба техпроцесса этого становится достичь всё труднее и труднее. Критически возросла плотность размещения элементов и линий распределения питания. Это значит, что шины питания становятся менее широкими, что ведёт к росту их сопротивления и к недопустимо высокому падению напряжения.

Чтобы оценить потери по питанию в случае дальнейшего снижения технологических норм и найти варианты смягчить негативный эффект, разработчики из ARM и учёные из бельгийского центра Imec создали опытный 3-нм процессор на архитектуре Cortex-A53 с тремя разными способами подвода питания к транзисторам.

В первом случае питание подавалось классическим способом: через шины, разведённые поверх транзисторов на кристалле с вертикальными отводками вниз на уровень транзисторов. Увы, этот подход не смог обеспечить 10-процентный запас по питанию. На уровне транзисторов падение напряжения оказалось намного больше, чем при подаче на вход регулятора шины питания.

Второй опытный 3-нм кристалл использовал несколько иную схему подвода питания. Верхняя разводка оставалась всё той же, но кремний под транзисторами был исполосован утопленными в него сравнительно толстыми «рельсами» ещё одной шины по разводке питания. Питание с верхнего уровня над транзисторами через регулярные промежутки по толстым каналам металлизации передавалось на утопленную шину и дальше на транзисторы. Такое решение вписывалось в допустимую 10-процентную потерю номинала от входного напряжения питания, но не позволяло повысить производительность транзисторов ― всё ушло в свистокв потерю мощности.

Наконец, третий вариант предусматривал «рельсы», утопленные в кремниевую подложку под транзисторами, и подвод питания к этой шине с обратной стороны пластины. Казалось бы, очевидное решение, но технологически оно довольно сложно. Чтобы его реализовать, надо сначала изготовить сеть «рельсов» с рабочей стороны кристалла, затем перевернуть пластину тыльной стороной и снять с неё «стружку» ― истончить до 500 нм и отполировать. После этого нужно создать сквозные отверстия вертикальной металлизации диаметром около 1 мкм к «рельсам» на обратной стороне и соединить отверстия с сетью каналов разводки питания на тыльной стороне пластины. Затем всё это снова перевернуть и дальше обрабатывать кристалл привычным способом: травлением, внесение примесей, осаждением в вакууме, отжигом и так далее.

Радует, что результат себя оправдывает, потому что питание с нижней стороны пластины обеспечивает в семь раз меньшее падение напряжения, чем в двух предыдущих случаях. И этот запас можно конвертировать в повышение производительности транзисторов и процессоров в целом.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Следующий трейлер «революционного» ролевого экшена Steelrising покажут на The Game Awards 2021 2 ч.
Улучшенное издание SpellForce 3 вышло на ПК — владельцам базовой версии полагается бесплатное обновление 3 ч.
Представлен дистрибутив CentOS Stream 9 3 ч.
Декабрьскую подборку PlayStation Now возглавили ремастеры GTA III и Final Fantasy X 3 ч.
Ubisoft устроила раздачу экономической стратегии Anno 1404 4 ч.
Загадочный игровой опыт по мотивам «Матрицы» оказался кинематографическим демо для консолей нового поколения 4 ч.
В преддверии выхода крупного аддона Final Fantasy XIV установила рекорд онлайна в Steam 6 ч.
Работа над ошибками: наглядное видеосравнение релизной графики Halo Infinite с прошлогодним трейлером 6 ч.
Пентагон признал участие в борьбе против группировок хакеров-вымогателей 8 ч.
Видео: трейлер с Человеком-пауком и другими персонажами первого сезона третьей главы Fortnite 8 ч.
AMD выпустит в следующем году платформу 4800S Desktop Kit с комплектной Radeon RX 6600 8 мин.
В Австралии создадут «чёрный ящик Земли» — на него запишут хронику гибели человечества 10 мин.
Представлены беспроводные наушники Nokia E3103 с лаконичным дизайном и длительным временем автономной работы 2 ч.
Amazon выпустит документальный фильм о том, как свозила в космос актёра Уильяма Шетнера 2 ч.
Акции Tesla продолжают падать — компания снова стоит меньше триллиона долларов 2 ч.
Tesla обвинили в сокрытии дефектов в системах солнечных панелей — они могли приводить к пожарам 3 ч.
Intel и Denuvo исправили проблемы с DRM у процессоров Alder Lake почти во всех играх 3 ч.
Европейские регуляторы приостановили расследование сделки NVIDIA и Arm 3 ч.
Облачный провайдер Adista и Datafarm Energy построят дата-центр, работающий на биогазе 3 ч.
В 2021 году на рынок будет поставлено 2 млрд ядер RISC-V 4 ч.