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 🔥
Из-за бага в новом патче PS5-версия Marvel’s Avengers начала выводить на экран личные данные игроков 24 мин.
Штаты США готовятся подать антимонопольные иски против Google и её магазина приложений 2 ч.
Microsoft добавила фоторедактор в облачное хранилище OneDrive 2 ч.
Обновление 3.00 для Valorant принесло с собой масштабные изменения экономики, агентов, оружия и рейтинговой игры 2 ч.
В кооперативный экшен Zombie Army 4: Dead War добавили персонажей из первой Left 4 Dead 3 ч.
Экзотический платформер Escape from Naraka выйдет в конце июля 3 ч.
Steam и GOG устроили раздачу ArmA: Cold War Assault в честь 20-летия игры 3 ч.
В Instagram появится визуальный поиск для удобных покупок прямо в приложении 4 ч.
Конфиденциальный браузер Brave получил фирменный поисковик, который не следит за пользователем 4 ч.
Instagram наконец позволил пользователям из России добавлять музыку в «Истории» и запустил в стране Reels 10 ч.
LG представила игровой монитор UltraGear 27GP83B-B формата QHD с частотой обновления 165 Гц 7 мин.
Тайваньские производители электроники ограничили свободу рабочих-мигрантов из-за коронавируса 30 мин.
Российские учёные придумали, как связывать квантовые компьютеры разных типов в единую систему 46 мин.
Представлены обновлённые блоки питания Corsair RM в чёрном и белом цвете 56 мин.
Каждый пятый житель России боится лишиться работы из-за роботов 2 ч.
OPPO выпустит смартфон Reno6 Z с чипом Dimensity 800U и 32-Мп селфи-камерой 2 ч.
Samsung запатентовала слайдер со скручивающимся экраном и скрытой под ним селфи-камерой 2 ч.
Представлена плата Colorful C.3865U-BTC Plus V20 для добычи криптовалют – восемь слотов для видеокарт и встроенный процессор Celeron 3 ч.
Продажи хромбуков и планшетов в этом году вырастут, но в будущем начнут падать 3 ч.
Honor выпустит два смартфона с гибким дисплеем 4 ч.