“تتميز عملية دعم أشباه الموصلات بعلاقة رائعة مع أداء وحدة المعالجة المركزية. فهي تتعلق بعدد الترانزستورات التي يمكن إدخالها في وحدة المعالجة المركزية ، بالإضافة إلى التردد الذي يمكن أن تحققه وحدة المعالجة المركزية واستهلاكها للطاقة. في عام 1978 ، أطلقت إنتل أول وحدة معالجة مركزية- ―8086 ، التي يتم إنتاجها بواسطة عملية 3 ميكرومتر (3000 نانومتر) ، لديها فقط 29000 ترانزستور ، وتعمل عند 5 ميجا هرتز فقط.
“
تتميز عملية دعم أشباه الموصلات بعلاقة رائعة مع أداء وحدة المعالجة المركزية. فهي تتعلق بعدد الترانزستورات التي يمكن إدخالها في وحدة المعالجة المركزية ، بالإضافة إلى التردد الذي يمكن أن تحققه وحدة المعالجة المركزية واستهلاكها للطاقة. في عام 1978 ، أطلقت إنتل أول وحدة معالجة مركزية- ―8086 ، التي يتم إنتاجها بواسطة عملية 3 ميكرومتر (3000 نانومتر) ، لديها فقط 29000 ترانزستور ، وتعمل عند 5 ميجا هرتز فقط.
الآن يجب أن تكون وحدة المعالجة المركزية أحادية الشريحة التي تحتوي على أكبر عدد من الترانزستورات هي معالج Intel ذو 28 نواة Skylake-SP Xeon ، والذي يحتوي على أكثر من 8 مليارات ترانزستور ، وأعلى تردد هو Core i9-9900K ، مع أقصى تردد توربو يبلغ 5 جيجا هرتز. تم إنتاجه وفقًا لعملية Intel 14nm.
تستمر عملية Intel 14nm في التحسن في الأداء واستهلاك الطاقة
يحتاج إنتاج وحدة المعالجة المركزية إلى 7 عمليات ، وهي: تنقية السيليكون ، وقطع الرقاقات ، والنسخ ، والحفر ، والتكرار ، والطبقات ، والتعبئة ، والاختبار ، وعملية النقش هي عمل مهم في إنتاج وحدة المعالجة المركزية والتكنولوجيا الرئيسية. المصطلح ، الحفر هو عملية تصنيع الترانزستورات على رقاقات السيليكون باستخدام الليزر. تكتمل عملية النقش بالضوء ، لذا فإن الطول الموجي للضوء المستخدم للحفر هو مفتاح تحسين هذه التقنية ، مما يؤثر على عملية النقش على رقاقات السيليكون – الحجم الأدنى وهو عرض الخط.
الآن يشير عدد عمليات نانومتر المذكورة في عملية أشباه الموصلات في الواقع إلى عرض الخط ، أي عرض دارة بوابة الوحدة الوظيفية الأساسية على الشريحة ، لأنه في الواقع ، عرض الاتصال بين دوائر البوابة هو نفس عرض دارة البوابة ، لذلك يمكن وصف عرض الخط عملية التصنيع. يعني تقليص عرض الخط أنه يمكن جعل الترانزستورات أصغر وأكثر كثافة ، ويمكن استخدام رقاقة أصغر لنفس تعقيد الشريحة ، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف.
ميزة أخرى مهمة لعمليات تصنيع أشباه الموصلات الأكثر تقدمًا هي أنه يمكن زيادة تردد التشغيل. بعد تقليل التباعد بين المكونات ، ستنخفض أيضًا السعة بين الترانزستورات ، وسيزداد أيضًا تردد تبديل الترانزستورات ، بحيث يزداد تردد التشغيل من الشريحة بأكملها ستزيد.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقليل حجم الترانزستورات سيقلل من مقاومتها الداخلية ، وسوف ينخفض جهد التشغيل المطلوب ، مما يعني أن جهد التشغيل لوحدة المعالجة المركزية سينخفض ، لذلك نرى أن كل نواة وحدة معالجة مركزية جديدة لها جهد مماثل مقارنة بـ الجيل السابق. بالإضافة إلى ذلك ، يتناسب فقد الطاقة الديناميكي لوحدة المعالجة المركزية مع مربع الجهد ، ويمكن أن يؤدي تقليل جهد التشغيل إلى تقليل قوتها بشكل كبير.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن احتمالية نفس العملية مهمة جدًا أيضًا.تطورت Intel إلى الجيل الثالث منذ أن تم إدخال عملية 14 نانومتر في الإنتاج في عام 2015. تعمل Intel على تحسين العملية وتحسين الأداء دون زيادة استهلاك الطاقة. أداء 14nm ++ هي أعلى من المعالجة الأصلية 14 نانومتر.زيادة 26٪ ، أو 52٪ تخفيض في استهلاك الطاقة.
في الواقع ، عملية 12 نانومتر المستخدمة من قبل معالجات AMD Ryzen هي في الأساس نسخة محسنة من عملية 14nm GlobalFoundries ، وهي 14nm + المخطط الأصلي. لم يتم تحسين كثافة الترانزستور ، ولكن تم تحسين الأداء ، وتم تحسين الحد الأقصى لتردد التشغيل تم زيادته بمقدار 250 ميجا هرتز ، بينما ينخفض Vcore بمقدار 50 مللي فولت على نفس التردد.
يجب أن يكون لتوقعات إنتل للتقدم في عملية أشباه الموصلات الخاصة بها منذ سنوات عديدة تعبير مضحك هنا.
بشكل عام ، تعد تقنية أشباه الموصلات هي المفتاح لتحديد الأداء واستهلاك الطاقة لمختلف الدوائر المتكاملة. يؤدي تقليص عرض الخط إلى تحسين كثافة الترانزستور وبالتالي تقليل التكلفة. بعد ذلك ، يتم زيادة تردد الترانزستور ، وتحسين الأداء ، و يتم تقليل استهلاك الطاقة.