Могут ли Intel и AMD использовать нитрид галлия (GaN), который известен тем, что работает при чрезвычайно высоких температурах и уровнях мощности, для создания более быстрых процессоров и графических процессоров?

63
4
1
Лучший ответ
245

Я выйду на конечности и скажу НЕТ! Intel и AMD (больше не потрясающе!) Не могут использовать GaN для создания более быстрых процессоров и графических процессоров. Им просто не хватает денег!

Как человек, который работал над созданием арсенида галлия, GaAs, кремния будущего в 1980-х годах (при значительной поддержке со стороны правительства США через DARPA), я слышал эту историю раньше. Кремний катил нас. У них была неостанавливаемая машина, которая по существу чеканила деньги. Любая схема любой спецификации принесет Big Silicon 60, 70 или 80% запаса. Между тем, бедные GaAs люди могли конкурировать только на самых высоких уровнях производительности в нишевых деталях с малым объемом, и даже там мы едва выиграли у кремния по соотношению цена / производительность.

Нитрид галлия, GaN, о котором я также немного знаю, является замечательным полупроводником с впечатляющей фигурой заслуги Джонсона. Тем не менее, он еще не достиг зрелости, необходимой для создания даже скромных интегральных схем. Я почти уверен, что самая большая схема, созданная в GaN, состоит не более чем из 10 000 транзисторов. Разницу между этим и 10 миллиардами транзисторов трудно обернуть. Количество долларов, необходимых для разработки даже миллионной транзисторной схемы GaN, больше, чем ВВП Калифорнии.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
96

На все вопросы, которые начинаются с Can, есть только один ответ Да

Это все еще не означает, что это будет сделано, или это практично.

Вот старый вопрос, детализирующий проблемы

Может ли нитрид галлия заменить кремний в качестве полупроводникового материала?

В частности, ответ Джеффа Грушинского объясняет проблему перехода от Кремния без всяких глупостей.

В дополнение к приведенному выше ответу на ваш конкретный вопрос - нам абсолютно не нужны высокотемпературные устройства, а более высокие уровни мощности или рабочие температуры не делают GPU / CPU быстрее.

Есть два ключа, чтобы сделать GPU / CPU быстрее

Уменьшение паразитной емкости между линиями - это означает, что разработка и хранение материалов с ультранизким значением K ускоряет переключение на уровне затвора / ребра, что означает меньшие ворота

Устройства на основе GaN отлично подходят для силовой электроники и светодиодов, но для стандартных логических устройств и устройств памяти у Silicon есть преимущество, которое трудно превзойти практически для любого другого материала.

Купите, так как у AMD нет передовых FAB, у нее все еще есть 200-миллиметровые FAB в кампусе Саннивейл, но все 300-миллиметровые FAB были проданы Global Foundries, и на TSMC производится новейший 7-нм процессор Radeon vii. ,

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
67

Я полагаю, что это возможно. Он использовался вместо кремния в других приложениях и сам по себе является полупроводником. Он показал значительную ценность в радарах. Единственный вопрос - стоимость. Если нитрид галлия чрезмерно дорог, производители чипов могут вместо этого выбрать углерод. Кстати, в то время как Intel может принять такое решение, AMD не может. Решают, какие материалы использовать, а не дизайнеры чипов. У Intel есть потрясающие, а у AMD нет. В результате этого решения будут принимать GlobalFoundries, Samsung, Micron, Hynix и TSMC.

Единственный реальный вопрос: если у вас процессоры работают так сильно, сможет ли материнская плата справиться с этим, и вам понадобится какое-нибудь экзотическое решение для охлаждения? Вы должны иметь в виду допуски всего ПК.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
53

Нет, потому что в настоящее время это не практично и не необходимо. Мы знаем, как очень хорошо работать с кремнием, несмотря на замедление темпов улучшения процессов; до конца кремния еще много лет.

В настоящее время GaN имеет собственную важную нишу в области силовой электроники и радарных приемопередающих модулей; и не имеет никакого сравнительного преимущества по сравнению с кремнием в приложениях CPU / GPU. Он не собирается заменить кремний в ближайшее время - когда придет время окончательно заменить кремний чем-то другим, его замена, вероятно, будет чем-то совершенно другим, таким как углеродные нанотрубки или что-то еще, что мы еще даже не изобрели.

Тема «Волшебный новый материал для замены кремния» существует довольно давно, и те, кто достаточно взрослый, вспомнят ожидания от GaAs в конце 80-х и начале 90-х годов. «Революция GaAs» никогда не случалась, и подавляющее большинство производства чипов по-прежнему основано на кремнии. Человечество вкладывает огромные средства в кремний как первичный полупроводник; и мы, скорее всего, будем его использовать, пока не достигнем его фундаментальных физических ограничений.

Тем не менее, если по какой-то причине существует значительный рынок и требуется процессор или графический процессор, изготовленный в GaN, было бы довольно просто спроектировать и изготовить его после того, как процесс будет полностью установлен, выходы будут разумными, а инструменты EDA будут изменены на использовать новые технологии.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
52

Нитрид галлия или GaN сегодня широко используется в:

Силовая электроника - используется для создания чрезвычайно маленьких силовых преобразователей. У IIRC есть один сверхмалый блок питания размером примерно 60 Вт-90 Вт для зарядного устройства телефона, в котором используются схемы регулирования мощности на основе GaN. Военные используют полупроводники для радарных систем на основе GaN, и они сообщают намного лучшая прочность чем стандартный кремний.

Теоретически, Intel, AMD, NVIDIA и другие могут использовать GaN для создания более быстрых процессоров, но это больше вопрос практичности. Когда фабрики будут готовы сделать такие устройства.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
52

Нет.

GaN - это полупроводник с широкой запрещенной зоной, который обычно работает при высоком напряжении. Это не стартер для современных процессоров.

Это здорово, однако, для силовой электроники и радиолокации.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
37

У Silicon есть целая индустрия вокруг создания транзисторов, которые снижают стоимость и позволяют нам создавать очень маленькие и очень эффективные транзисторы, которые позволяют нам делать чипы более быстрыми. Высокая мощность и температура не требуются для создания быстрого чипа, только уменьшение нежелательных эффектов, таких как паразитная емкость и увеличение количества транзисторов может помочь в этом.

Хотя люди могут изготавливать микросхемы из других материалов, существует много причин, по которым мы используем кремний - от экономии масштаба до эффективности и простоты точного построения сложных схем на подложке.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
37

Технология нитрида галлия кажется довольно новой, но это:

Соединения нитрида галлия также имеют тенденцию иметь высокую плотность дислокаций, порядка 10-8-10 дефектов на квадратный сантиметр.

Меня беспокоит, что было бы довольно сложно создать из этих кристаллов высокоинтегрированный чип.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
37

Юджи Чжао уже работает над решением этого вопроса. Технология нового поколения для нитрида галлия для освоения космоса

Если ему удастся завершить первый ЦП, изготовленный из этого материала, единственные ограничения, которые я могу предвидеть, - это сделать больше с другими внутренними компонентами в системе, способными выдерживать температуры свыше 100 ℃, изоляцию для самого компьютера (особенно в корпус ноутбука с металлическим корпусом), а также пределы электрической и тепловой мощности. В то время как очень разогнанный настольный компьютер или рабочая станция были бы потрясающей вещью, или ноутбук или телефон, который не удушается из-за перегрева, в реальном мире существуют другие ограничивающие факторы, которые мешают вам создать компьютер, который удваивается как печь для пиццы.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
38

Процессы GAN предназначены для очень быстрых полевых транзисторов, особенно для инверторов солнечных батарей, чтобы уменьшить потери при переключении.

Современные процессорные процессы используют все КМОП для устройств, но различные металлы для соединения. Это сохранить единый профиль испытаний-потерь. GAN добавляет много шагов к процессу и не увеличивает скорость работы транзисторов при 7 нм. Корпорация Intel и другие компании рассматривают универсальные физические конструкции шлюзов GAA для новых FinFET, и я рекомендую вам ознакомиться с ними.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
38

Я думаю, что на практике это невозможно. Существует слишком много проблем, которые сводятся к тому, что «нет опыта и нет возможности использовать GaN для замены кремния при высокой плотности транзисторов». Можно ли это сделать, вероятно, после огромных инвестиций? Некоторые лаборатории, вероятно, продолжают играть с материалами, но на уровне миллионов транзисторов нет никаких положительных новостей.

ответил(а) 2019-11-27T15:36:07+03:00 12 месяцев назад
Ваш ответ
Введите минимум 50 символов
Чтобы , пожалуйста,
Выберите тему жалобы:

Другая проблема