Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů
Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů
autor: Tomáš Šulc , publikováno 17.3.2015
Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů

Výroba integrovaného obvodu, jakým jsou například procesory nebo jádra grafických karet, vyžaduje stovky složitých operací a zabere mnoho času. Navážeme na článek, v němž jsme se věnovali výrobě waferu a vysvětlíme si, jak fungují a jak se vyrábějí tranzistory — základní stavební kámen integrovaného obvodu.


Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů
tranzistor MOSFET v pouzdře TO220

Pokud čtete PCTuning již delší dobu, možná si ještě vzpomenete na článek Od písku k procesoru — výroba křemíkového waferu. Tento článek z poloviny roku 2012 měl být prvním dílem série, která měla fandům počítačového hardwaru srozumitelnou formou osvětlit proces výroby integrovaných obvodů od vytěžení křemičitého písku až po zabalení výsledného procesoru. Z časových důvodů (plus faktu, že jsem se integrovanými obvody a jejich výrobou denně zaobíral během studia na vysoké škole a na psaní o nich ve volném čase už proto nebyla příliš velká nálada) jsem se však k dopsání zbylých částí seriálu dostal až teď, téměř o tři roky později.

Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů
schéma integrovaného obvodu s procesorem Intel Broadwell

Ačkoliv technologie za tři roky opět o něco postoupila, Nvidia uvádí nové grafické jádro GM200 s osmi miliardami tranzistorů a Intel postoupil z 22 na 14nm litografii, základní princip toho, jak se integrované obvody vyrábí, zůstává nezměněn. Výše zmíněný tři roky starý první díl seriálu popisující proces výroby křemíkového waferu je proto možné brát tak, jako by byl otištěn třeba jen před týdnem. Pokud si jeho obsah už příliš nepamatujete, doporučuji si jej pro připomenutí projet. Pokud ne celý, pak alespoň druhou a třetí kapitolu, které popisují čistý křemík a křemík s příměsemi pracující jako polovodič typu P nebo typu N. Z informací uvedených v těchto kapitolách budu totiž vycházet v tomto díle a jsou důležité k tomu, abychom pochopili základní princip toho, jak fungují tranzistory — základní stavební prvky všech integrovaných obvodů.

Od písku k procesoru — Tajemství tranzistorů
Xilinx Virtex-UltraScale XCVU440 — programovatelné hradlové pole (FPGA) s více než 20 miliardami tranzistorů při 20nm litografii je pravděpodobně největší integrovaný obvod současného světa

Ještě než se však ponoříme do světa výroby integrovaných obvodů, dovolte mi uvést zajímavost na téma největších a nejkomplexnějších integrovaných obvodů současnosti. Mnoho z vás by na otázku „Jaký je největší integrovaný obvod současnosti“ pravděpodobně odpovědělo něco jako GPU Nvidia GK110 (7,1 miliardy tranzistorů při 28nm litografii), případně GPU GM200 (8,0 miliard tranzistorů při 28nm litografii). Pokud bychom se bavili o obvodech dostupných v běžné spotřební elektronice, jako jsou například běžné počítače, je to pravda. V minulém roce nicméně společnost Xilinx, největší výrobce programovatelných hradlových polí na světě, uvedl obvod Virtex-UltraScale XCVU440, se kterým se ani GPU jako GM200 nebo chystané AMD Fiji nemohou rovnat. XCVU440 má totiž více než 20 miliard tranzistorů při 20nm litografii. Podobně jako GPU pro Nvidii jej vyrábí Taiwanská společnost TSMC. Přesnou cenu obvodu bohužel pro zajímavost neznám a závisí i na počtu odebraných kusů. S ohledem na ceny menších obvodů Virtex-7 (28nm litografie, 7 miliard tranzistorů, mají řádově polovinu logických buněk a ostatních rozhraní) ji však odhaduji řádově na sto tisíc dolarů za kus při odběru menšího počtu kusů.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
173 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 84.1Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
TOPlist
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.