Как чипы процессора сделаны с таким количеством транзисторов?

122
17
1
Лучший ответ
127

Есть несколько возможных способов прочитать ваш вопрос.

Один из них заключается в следующем: «Как разработчикам-людям удается указать такое количество транзисторов на принципиальной схеме?» Основным ответом на это является «повторение». Большая часть чипа процессора занята памятью того или иного типа. Для этого проектировщику нужно только указать (в программном обеспечении для проектирования, которое он / она использует) содержимое и расположение одной ячейки памяти, а затем указать программному обеспечению повторить это так много раз в направлении x, и вещь так много раз в направлении у.

Другой тип повторения - это «модульность». Разработчик может вызвать целые подсистемы из библиотеки таких проектов, которые были созданы для предыдущих версий проекта.

Другое возможное прочтение вашего вопроса: «Как много транзисторов создается на чипе ЦП во время производства?» Ответ заключается в том, что все они построены параллельно, все в одно и то же время, все в одной серии вспышек (например, в случае фотолитографического процесса). Затем вы могли бы спросить, как создаются маски шаблонов с таким количеством повторяющихся экземпляров транзисторов на них ... и я полагаю, что ответ "трудолюбивый" (но это можно оставить машинам, чтобы сделать это, под контролем проектировщика). дизайн программного обеспечения), пока он / она уживается с другими вещами.

Другое возможное прочтение вашего вопроса: «Как заставить такие процессорные чипы работать, несмотря на наличие стольких деликатных деталей?» Здесь ответ представляет собой сочетание набора методов, от тщательных производственных процессов (чтобы минимизировать источник проблем в изготовленных деталях), до отказоустойчивых методов в конструкции схемы (для переключения неисправных битов схемы, и переключать рабочие биты), чтобы сэкономить на масштабе (допуская определенный процент процессоров, которые должны быть выброшены).

ответил(а) 2019-12-26T16:35:30+03:00 1 год, 10 месяцев назад
85

В конце моего ответа приведена ссылка на количество транзисторов для каждого типа продукта, который я сделал. Ему 6 месяцев, поэтому возможны некоторые неточности.

Как вы можете видеть, в конечном продукте имеется несколько миллиардов транзисторов на кристалл. Как это возможно? Из-за агрессивного масштабирования по закону Мура.

14 нм процесс (наиболее продвинутое массовое производство) позволяет использовать размер ячейки SRAM 6T 0,06–0,08 мкм (!!!) для ячейки SRAM 6T, состоящей из 6 транзисторов. Это может быть переведено в ~ 0,013 кв. М (1 нм - 1x10E-9 м) на транзистор.

Процессоры: 1-е место - Oracle Sparc M7 Chip - 10 000 М транзисторов на одной микросхеме, разработанной Oracle и изготовленной TSMC с использованием 20 нм процесса FinFET. На втором месте Intel Xeon E5-2600 - 7200 М транзисторы на одном кристалле, разработанные и изготовленные Intel с использованием 14 нм технологии TriGate. GPU: 1 место - GPU100 Pascal с 15 300 М транзисторами. Разработано NVidia и изготовлено TSMC с использованием 16 нм процесса FinFET. 2 место - Фиджи от AMD - 8,9 млн. Транзисторов. Разработанный ADM и изготовленный GF с использованием 28 нм процесса. FPGA: 1-е место - Stratix 10 с 30000 М транзисторами. Разработанный Altera (в настоящее время Intel) и изготовленный Intel с использованием 14 нм процесса TriGate. 2 место - Virtex-Ultrascale XCVU440 - 20000 М транзисторов. Разработанный Xilinx и изготовленный TSMC с использованием 20 нм.

Ура!

Узнайте больше здесь:

Ответ Дэниела Фишмана на Как массово производятся транзисторы?

Ответ Дэниела Фишмана на «Как сделать транзисторы такими маленькими?

Ответ Дэниела Фишмана на «Что такое литографический процесс создания транзисторов, длина которых меньше длины волны света?

ответил(а) 2019-12-26T16:35:30+03:00 1 год, 10 месяцев назад
61

Остальные уже ответили на большую часть этого вопроса, но я попробую. Я так понимаю, что вы имеете в виду, как они могут быть такими маленькими? Я имею в виду, что вы, наверное, видели транзистор раньше, и вам, наверное, интересно, как они делают эти вещи такими маленькими? Это довольно просто. Транзистор - это всего лишь два типа кремниевого типа N, сэндвичевого типа P-типа. Это NPN-транзистор. А PNP - это наоборот. Так что все маленькие транзисторы в основном маленькие кремниевые пластины. Тем не менее, закон Мура заканчивается. Транзисторы могут быть только такими маленькими, потому что в определенной точке электроны могут пройти через туннель.

ответил(а) 2019-12-26T16:35:30+03:00 1 год, 10 месяцев назад
60

Есть два аспекта, просто следуйте. Дизайн переднего плана с набором инструментов EDA, процесс, о котором говорит Дэниел Фишман, требует от 500 до 1000 инженеров для проектирования, проверки, моделирования и проверки списка соединений для

Внутренний процесс основан на том, какие ворота должны быть использованы в проекте, также есть фактор стоимости и коэффициент доходности.

В 22 нм большинство разработок по всему миру изготавливаются для миллиардов мобильных телефонов или ноутбуков, ПК или планшетов, но технология 14 нм тоже продвигается вперед.

Необходимо создать схему и основы процесса в CMOS, чтобы вывести ленту с DRC, LVS и т. Д., Где требуется еще 500 инженеров.

Внедрение чипов в производство должно быть одним из величайших усилий, которые может создать любая фирма, созданная сейчас.

ответил(а) 2019-12-26T16:35:30+03:00 1 год, 10 месяцев назад
Ваш ответ
Введите минимум 50 символов
Чтобы , пожалуйста,
Выберите тему жалобы:

Другая проблема