Comments 37
Очень интересная статья!
вне зависимости от того как используется транзистор, элемент в логической ячейке или в виде емкости, он выполняет свою электрическую функциюDummy элементы, используемые для улучшения согласования размеров при литографии, не имеют никакой электрчиеской функции. Запасные логические ячейки, оставляемые на чипе для упрощения будущей коррекции дизайна, при отсутствии необходимости в такой коррекции не имеют никакой электрической фнукции. Более того, заливка пустых областей для выравнивания плотностей по кристаллу часто делается вобще не транзисторами, а, скажем, просто массивами кусков металла.
Количество транзисторов на чипе — это мера степени интеграции, не более и не менее.
Статья ни о чем так что.
Более того, если говорить непосредственно о дизайне чипа, то одну и ту-же логику часто можно реализовать как меньшим так и большим количеством транзисторов, уменьшить количество транзисторов можно увеличив степень повтороного использования различных блоков, тем самым уменьшая простой отдельных транзисторов. Но… но производительность при такой "оптимизации" просядет, т.к. чипу прийдется делать больше работы на 1 такт, чем в случае когда много транзисторов большую часть времени простаивают.
P.S. Причем ничего не надо делать ручками — современные средства синтеза позволяют задать опции, что конкретно вы хотите, скорость или меньше транзисторов, и сами будут оптимизировать производимый netlist из исходного кода на VHDL / SystemVerilog.
К слову сказать, закон Мура был как раз про количество компонентов на чипе, а не про производительность, размеры компонентов в нанометрах или что-то еще. Так что можно сказать, упоминая количества транзисторов мы возвращаемся к оригинальной формулировке закона Мура сделанной в 1965-ом году.
… а на тепловыделение не особо обращают внимание, оно как-то само собой уменьшается…
Вы не правы, для смартфона или ноутбука эта характеристика номер один.
Толщина подложки и плотность упаковки находятся в прямой зависимости. Для обывателя, такого как я, это самая важная характеристика при выборе, при прочих равных условиях.
Процесс перехода на все более плотную упаковку приводящий к снижению энергопотребления оправдан, значим и нужен потребителю. Нас много лет убеждали, что стоимость прямо пропорциональна площади кристалла, т.к. самым дорогим компонентом является пластина чистого кремния. Отсюда и количество ядер на единицу площади. Закон Мура должен работать, несмотря на постоянные проскальзывания.
Потребитель должен хотеть купить новое изделие, вот и вся оптимизация. Если бы оптимизировали попутно код, нужды в этих всех красотах зачастую и не было бы. Мое скромное мнение, пока идет рост (каких-то характеристик) особо рассчитывать на оптимизацию не придется, будут новые рекорды каждый год, плоды которых мы пожнем лишь потом, потом научимся с этим работать эффективно.
Пластины изготавливают путем распила монокристалла механическим путем на множество пластин. Стоимость монокристалла беспредельно высока, выращивают его по засекреченной технологии, чистота на атомарном уровне просто сумасшедшая, один атом постороннего элемента приведет к отбраковке чипа, если не предусмотренные дублирующие блоки этого элемента. С литографией все значительно проще, только потому, что он обратим, если обнаружен какой либо брак маски, ее можно смыть и нанести повторно.
Вот эти самые дорогие пластины и нарезают, с каждым годом все тоньше, плотность транзисторов увеличивается, количество изготовленных чипов с одного монокристалла сильно увеличивается, а это значит, что стоимость единицы падает, не считая конечно процент брака, т.к. абсолютно чистый кремний получить невозможно.
Стоимость монокристалла беспредельно высока, выращивают его по засекреченной технологии, чистота на атомарном уровне просто сумасшедшая, один атом постороннего элемента приведет к отбраковке чипаОй, не надо только рассказывать сказки.
Во-первых, стоимость обработки пластины на один-два порядка выше стоимости самой пластины.
Во-вторых, про один посторонний атом это просто неправда. Их там может быть огромное количество без каких-либо последствий для работы схемы. Одиночные атомы только для фотоприемников и гетероструктур могут иметь какое-то значение. Проблемы с дефектами на фотошаблонах гораздо критичнее для выхода годных.
И да, принципиальной схемы процессора на уровне транзисторов у разработчиков может и не быть, они обычно нв других уровнях абстракции работают.
Так статья об этом и говорит — Что считаем собственно? Общее количество полупроводниковых элементов? Или только тех, что выполняют функционал именно транзистора, который принимает участие а процессе выполнения операций? А модули, управляющие питанием блоков считать или нет?. Собственно кэш тоже не выполняет никаких логических операций, его, с моей точки зрения, тоже не нужно считать. Раньше его в отдельных чипах держали.
7нм — это размер некоторых компонентов на чипе, если на пальцах — ширина отдельного транзистора, коих бывает свыше миллиарда в одном чипе.
Но далеко не все транзисторы в чипе такие мелкие, — все линии "интерфейс" с внешним миром обвязан куда более крупными и менее привередливыми транзисторами.
А дорожка проводящая питание у процессора далеко не одна — их бывают и десятки, и сотни, в зависимости от размера кристалла и его энергетических аппетитов. Каждая из отдельных дорожкек вполне себе обычной толщины, но вместе они позволяют прокачивать те дикие десятки (а то и сотни) ампер, что процессоры потребляют в пике
7нм — это размер некоторых компонентов на чипе, если на пальцах — ширина отдельного транзистора, коих бывает свыше миллиарда в одном чипе.Размер 7 нм — это чисто маркетинговая цифра, не имеющая отношения ни к каким реально имеющимся на чипе размерам элементов. Вот тут можно об этом почитать подробнее.
Я просто не стал вдаваться в подробности по этому конкретному вопросу, по этому и сказано "на пальцах".
Корреляция между размером канала и размером транзистора есть так или иначе.
P.S. Что важнее всего, все эти нанометры более менее коррелируют со скоростью переключения (хотя тут последние годы да, плато) и энерго-потреблением. Так что такая маркетинговая метрика в принципе имеет право на жизнь.
если потребление чипа 50w и напряжение питания 3.3B, то нужно подвести ~15A(питание) и вывести ~15A(земля). и того нам нужно 15A/0.750A=20 выводных падов на питание и 20 на землю. общая ширина металла в чипе для шин питания и земли 20*2*150um=6000um.
это конечно приблизительно, для точных цифр нужно лезть в документацию на процесс)
а также транзисторы, используемые в качестве развязывающих конденсаторов.
Наверное это вообще диоды. Есть емкость у p-n-перехода, она зависит от приложенного напряжения.
В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления нашел закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое.https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Мура.
Обратим внимание на год, это-эпоха «мелкой рассыпухи», медленного (по нынешним меркам) прогресса от мелкой логики к средним ИС (регистры, счётчики, мелкие ЗУ, и т.д.). Тогда технологическая сложность и функциональная насыщенность ИС практически совпадали. Сейчас это не совсем так, чтобы не сказать совсем не так, и закон Мура отражает скорее первое, чем второе. Поэтому автор, по-моему, прав; неслучайно, в отличие от производителей процессоров, которые возвели в фетиш проектные нормы и число транзисторов на чипе, фабриканты ПЛИС в основу характеристик продукта закладывают не эти параметры, а число программируемых элементов и специализированных ячеек на кристалле, т.е. функциональность в чистом представлении.
Проблемы метрики «количество транзисторов на чипе»