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mercoledì 30 luglio 2008

LA GUERRA DEI NANOMETRI 8

AMD ha confermato di aver iniziato la produzione dei primi processori con tecnologia di processo a 45 nanometri. Se tutto procederà secondo i piani, il chipmaker di Sunnyvale prevede di completare la propria transizione verso i 45 nm intorno alla metà del 2009, quando i processori da 65 nm saranno definitivamente relegati alla storia.

Con un anno di ritardo rispetto ad Intel, AMD sembra dunque pronta a colmare il gap con la rivale e mettere a frutto le molte risorse spese in questi ultimi anni grazie anche all'aiuto di IBM, con la quale ha collaborato allo sviluppo delle tecnologie necessarie alla produzione dei chip a 45 nm e, in futuro, a 32 nm (chip che saranno prodotti all'interno della nuova Fab36 di Dresda, nella regione tedesca della Sassonia).

Tra le tecnologie sviluppate da AMD e IBM ve ne sono due di cruciale importanza: le connessioni con dielettrici ultra-low-K, che riducono le dispersioni di corrente e migliorano l'efficienza dei circuiti, e la Litografia a Immersione, che sfrutta le proprietà ottiche dei liquidi per focalizzare il fascio laser necessario ad incidere i transistor da 45 nm sul wafer di silicio.

Rispetto alla litografia convenzionale, che presenta limiti oggettivi nella tecnologia di processo a 65 nm, la Litografia a Immersione utilizza un liquido trasparente per riempire lo spazio tra la lente di proiezione del sistema di litografia e il wafer che contiene centinaia di microprocessori. La nuova tecnica, secondo AMD, offre una maggiore profondità di fuoco e una migliore risoluzione, in grado di migliorare le prestazioni e l'efficienza di produzione.

AMD e IBM sostengono di essere le uniche, oggi, a poter disporre di una tecnologia litografica così avanzata, il ché questo fornirebbe loro un notevole vantaggio sui concorrenti, inclusa Intel, che per passare all'era dei 32 nm dovrà adottare nuove tecnologie e nuovi impianti di produzione.

In rete è apparso un primo test preliminare del processore AMD "Deneb", nome in codice che identifica una soluzione Phenom realizzata con processo produttivo a 45 nanometri. Un utente venuto in possesso dei modelli da 2,2 e 2,3 GHz ha effettuato alcune prove al SuperPI 1M per trovare la frequenza massima stabile in grado di completare correttamente il test, eseguito su una macchina con scheda madre RD790 e memoria DDR2 800 MHz da 2 GB.

Il processore ha completato il test a 3441 MHz, con raffreddamento ad aria e tensione a 1.588 volt. Il SuperPi 1M ci ha impiegato 20,515 secondi per completarsi. Rispetto al Phenom a 65 nanometri attualmente disponibile, il modello a 45 nm integrerà come novità principale una cache L3 da 6 MB. Ogni core avrà a disposizione 512 KB di cache L2 e vi saranno anche altri miglioramenti generali (la generazione dei processori Phenom a 45 nm dovrebbe debuttare entro l'anno).

nVidia sta puntando decisamente verso la conversione di tutta la sua gamma di schede a 55 nanometri, per ridurre costi (si parla del 20%), consumo e calore dissipato. È probabile che sia AMD che nVidia sforneranno nuovi chip a 40 nanometri entro la fine dell'anno, che entreranno in commercio nel primo trimestre del 2009.

L'azienda - tramite i suoi partner - è attualmente impegnata nella realizzazione dei chip GT200 e G92b a 55 nanometri, mentre G96 (che troverà spazio nella 9500 GT, per esempio) sarà disponibile sia a 65 che a 55 nanometri. Le future GPU G94b, G96b e G98b saranno invece tutte a 55 nanometri.

Usando una nuova tecnica nanolitografica, ricercatori del MIT sono riusciti a creare linee di 25 nanometri.

Il lavoro, che è stato presentato alla "52nd International Conference on Electron, Ion and Photon Beam Technology and Nanofabrication" svoltasi a Portland, nell'Oregon, e che sarà pubblicato su Optics Letters, è stato condotto allo Space Nanotechnology Laboratory del MIT Kavli Institute of Astrophysics and Space Research, con il supporto finanziario della NASA e dell'NSF.

Schattenburg e colleghi hanno usato una tecnica conosciuta come Interference Lithography (IL) per generare i patterns usando uno strumento chiamato "nanoregolatore", realizzato da studenti del MIT, progettato per una variante ad alta precisione della IL, chiamata Scanning-Beam Interference Lithography (SBIL), che utilizza onde sonore a 100 MHz per diffrangere e modificare la frequenza della luce laser, producendo rapidamente dei pattern geometrici su ampie aree con un controllo senza precedenti.

(Credit: Chih-Hao Chang/Optical Society of America)

Grazie alla SBIL e ad un algoritmo per il rilevamento della fase con una alta precisione, sviluppato da uno studente, per la prima volta è stato possibile ripetere lo stesso processo ricoprendo diverse aree.

"Per il momento abbiamo prodotto linee da 25 nanometri usando una lunghezza d'onda di 351 nanometri", dice Mark Schattenburg, direttore dello Space Nanotecnology Laboratory at MIT, "ma contiamo di arrivare presto ad una risoluzione ancora più fine, intorno ai 12 nanometri".

Schattenburg ha fondato la compagnia Plymouth Grating Laboratory (a Plymouth, nel Massachussets) che intende commercializzare la nuova tecnica.

La Intel intanto già sta pensando a come produrre chips con tecnologia di processo inferiore ai 10 nanometri e a quando l'industria dei semiconduttori, intorno al 2012, dovrà approdare a wafers di silicio di 450mm.

A San Francisco, alla vigilia delle celebrazioni per i quarant’anni della Intel, fondata il 18 luglio del 1968 dai fisici Robert Noyce e Gordon Moore, il padre della celeberrima Legge di Moore, secondo cui il numero di transistors per microchip sarebbe raddoppiato ogni due anni, Pat Gelsinger, il vicepresidente del Digital Enterprise Group della Intel, che è stato in passato uno degli artefici del mitico processore 80386, ha offerto alla stampa alcune chicche sul futuro dell'industria dei semiconduttori.

"Oggi"; ha detto, "già abbiamo chiaro il processo di produzione per scendere sotto i 10 nanometri. La Legge di Moore ci ha sempre fornito 10 anni circa di visibilità del futuro, ma oltre i 10 nanometri non riesco a vedere".

Il processo a 45 nm di Intel ha debuttato a fine anno scorso e ha prodotto la linea di processori Penryn a 45nm attualmente in commercio. Il prossimo passo sarà avviare il processo a 32 nm, previsto per il prossimo anno, e dopo qualche anno quello a 14 nm, fino a giungere, se tutto andrà secondo i piani, a quello sotto i 10 nanometri.

Gelsinger ha fatto notare che mentre ogni nuovo processo aggiunge materiali utilizzati in modi nuovi, i processori moderni sono ancora costruiti su una "impalcatura di silicio". "Oggi usiamo circa la metà degli elementi della tavola periodica", ha detto, "mentre quando Noyce e Moore hanno cominciato, ne usavano sei". Riguardo alla futura miniaturizzazione, secondo Gelsinger, "si useranno i nanotubi al carbonio o la spintronica, l'importante è sempre muoversi in avanti".

Gelsinger ha anche predetto l'ulteriore consolidamento dell'industria al momento della conversione dei processi di fabbricazione dalle piastre di silicio da 300 mm a quelle da 450. "Ad ogni nuova generazione, assistiamo ad una riduzione del numero di fabbriche, la Intel, la Samsung e la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), i tre più grandi acquirenti del mondo di materiali ed equipaggiamenti relativi ai semiconduttori, hanno concordato per la portare a termine la transizione ai 450 mm tra il 2010 e il 2015."

"Oggi abbiamo solo decine di compagnie che costruiscono le proprie fabbriche, non più centinaia, il numero diminuirà ancora quando ci sposteremo verso i 450 mm. Tutte le compagnie al di sotto del miliardo di dollari non saranno in grado di compiere la transizione e rispettare la Legge di Moore".

Per quel che riguarda la potenza dei futuri processori, Gelsinger prevede il raggiungimento della terascala (chip da migliaia di miliardi di transistors) a livello di personal computer. A questo proposito, la Intel sta già lavorando a degli strumenti semplificati per consentire ai programmatori software di sfruttare a pieno i vantaggi della processione parallela multi-core, mentre per gli utenti comuni sta pensando ad una interfaccia completamente nuova, immersiva, intuitiva e interattiva.

Gelsinger ha concluso parlando di un "continuo scalare della compatibilità", un'idea che da sempre anima la Intel fin dai tempi dei chips x86, l'idea cioè di portare i microprocessori dappertutto, dai dispositivi personal ai sistemi integrati, e che secondo Gelsinger dovrebbe condurre ad un mondo perennemente interconnesso, 24 ore su 24, sette giorni alla settimana.

Space Nanotechnology Laboratory

Plymouth Grating Laboratory

Semiconductor roadmap (Wikipedia)

La guerra dei nanometri

La guerra dei nanometri 2

La guerra dei nanometri 3

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La guerra dei nanometri 5

La guerra dei nanometri 6

La guerra dei nanometri 7

Spintronica

Intel fotonica

Nanotransistor fluido

Quantum chip

OLTRE LA LEGGE DI MOORE 3

INTELLIGENZA COLLETTIVA 5

LA GUERRA DEI MONDI 8

VIAGGIO ALLUCINANTE

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