معیارهای نانومتری در صنعت تولید پردازنده به چه معنی هستند؟
وقتی پردازنده جدیدی معرفی می شود، شرکت سازنده بیش از هر چیز روی 'کوچکتر' شدن آن مانور تبلیغاتی می دهد. هر چه پردازنده جدید نسبت به مدل سال قبل کوچکتر شده باشد و از تکنولوژی ...
در دیجیاتو ثبتنام کنید
جهت بهرهمندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخشهای مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
ویدئوی مرتبط
وقتی پردازنده جدیدی معرفی می شود، شرکت سازنده بیش از هر چیز روی 'کوچکتر' شدن آن مانور تبلیغاتی می دهد. هر چه پردازنده جدید نسبت به مدل سال قبل کوچکتر شده باشد و از تکنولوژی های جدیدتری برای ریزترشدن مدارهایش بهره برده شده باشد، به این معنی است که بهتر، قدرتمندتر و بهینه تر شده است.
اما اگر شما از جمله خواننده های کنجکاو دیجیاتو باشید احتمالا این سوال برای شما پیش می آید که چطور یک پردازنده کوچکتر می تواند سرعت بیشتر و مصرف انرژی کمتری داشته باشد؟ چگونه چنین پردازنده هایی می توانند بازی های موبایل را روان و راحت اجرا کنند و در عین حال مصرف باتری کمتری داشته باشند؟
در ادامه مطلب در خصوص این موضوعات بیشتر بدانید.
در واقع، یک میکروپروسسور چیزی بیش از چند لایه مدار و مصالح خاص نیست. اگر بتوانید آنها را اوراق کنید چیزی به جز مدارهای الکترونیکی، ترانزیستورها، مقاومت ها و خازن ها در آنها نیست. اما این مدارها و قطعات اصلا شبیه چیزی که احتمالا در مدارهای تلویزیون و رادیوی قدیمی خانه دیده اید نیستند. این قطعات به اندازه ای کوچک شده اند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده و تشخیص نیستند. اما نانومتر در واقع واحدی است که برای اندازه گیری فاصله بین این قطعات بسیار ریز از یکدیگر به کار می رود. هر نانومتر یک میلیاردم متر است.
اما آیا همه چیز در کوچک شدن خلاصه می شود؟ پاسخ منفی است. در واقع راه های زیادی وجود دارد که می توان با افزایش فاصله قطعات، بازدهی شان را بهبود بخشید. اما کوچک تر کردن میکروکنترلرها باعث کاهش ظرفیت خازنی بین ترمینال های ترانزیستورها شده و افزایش فرکانس سوئیچ آنها را در پی خواهد داشت. و از آنجا که توان دینامیکی یک ترانزیستور به سوئیچ سریع یک مدار الکترونیکی وابسته و نسبت مستقیمی با ظرفیت خازنی دارد، کوچکتر ساختن آنها منجر به افزایش سرعت و در عین حال کاهش مصرف انرژی می شود.
جالب است؛ نه؟ این ترانزیستور های کوچک ولتاژ کمتری برای روشن شدن نیاز دارند و در نتیجه با ولتاژ کمتری راه اندازی می شوند. و از آنجایی که توان دینامیک با مربع (2^) ولتاژ نسبت مستقیم دارد پس توان کمتری تلف می شود. وقتی ولتاژ لازم برای برقراری جریان در مدار کاهش یابد مصرف توان مدار به طور معجزه آسایی کاهش پیدا می کند.
فاکتور نهایی که سازندگان نیمه هادی ها را به سمت کوچک تر کردن آنها سوق می دهد مساله قیمت است. هر چه سایز آنها کوچک تر باشد تعداد بیشتری از آنها در یک ویفر (برد/مدار) جا می شوند. هرچند که کوچکتر ساختن سایز نیمه هادی ها به تجهیزات گران قیمت تری نیاز دارد اما در نهایت با قیمت تمام شده محصول جبران می شود.
اما چرا بهبود وضعیت در این صنعت به طور متوسط دو سال طول می کشد؟ خب؛ طبیعت همیشه راه هایی برای حفظ تعادلش پیدا می کند. به همین دلیل است که تکنولوژی تولید ترانزیستورهای کوچک، قدرتمند و کم مصرف که در بالا در موردشان توضیح دادیم برای نشت جریان مستعدتر هستند. نشت ولتاژ در مواقعی رخ می دهد که در حالت خاموش است و این بدان معناست که وقتی سیستم هیچ کاری انجام نمی دهد اتلاف توان داریم. در دنیای ایده آل، تمام این مربع های در لایه های گرید در حالت پایدار قرار دارند اما بعضی باگ های الکترونیکی مانند نوسانات، گرادیان ها و تخلیه شدن ها با کاهش سایز مدار الکترونیکی، دردسرزا تر می شوند.
از جدول زیر مشاهده می کنید که معروف ترین و قوی ترین پروسسور های موبایل در حال حاضر بین ۲۰ تا ۲۸ نانومتر هستند. اما کوچکترین پروسسور تجاری ساخته شده توسط اینتل ۱۴ نانومتر است که در پردازنده کامپیوترهای دسکتاپ و نوت بوک استفاده شده است.
این شرکت قصد دارد تا سال ۲۰۲۰ پروسسورهای ۵ نانومتری به بازار عرضه کند و امیدوار است تا سال ۲۰۲۸ به تکنولوژی ۱ نانومتری دست یابد. البته تکنولوژی امروز برای استفاده از چنین پروسسورهایی با کاستی مواجه خواهد شد و باید تا آن زمان به پیشرفت هایی برای استفاده از چنین پروسسورهایی دست یابد. البته از آنجایی که در سال ۲۰۱۲ ترانزیستورهایی به کوچکی سایز یک اتم ساخته شدند پس می توان امیدوار بود که تا آن زمان سازندگان چیپ قادر خواهند بود تکنولوژی شان را بهبود بخشند.
دیدگاهها و نظرات خود را بنویسید
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.
ساختنش اینجوریه که به کمک نور ( که امروزه ماورای بنفش و ایکس ری شده ) نقوشی رو روی مواد میتابانند و مواد با آن نور تغییر شیمیایی میبینند و لایه لایه ساخته میشوند ...
صفحه ای که این لایه ها روش هست سیلیکونی هست که بهش میگن ویفر .. که اونقدر خالص هست که ناخالصی در حد چند اتم هم کار رو خراب میکنه ...
اما در کل روش ، روش نور هست .. غیر این بود هیچ چیز ابزار دیگه ای نمیتونست به شکل فیزیکال این لایه های نانومتری رو بسازه ..
خیلی خوب و آموزنده بود.
در صنعت یکپارچهسازی کلانمقیاس یا همون VLSI چیزی به نام نشت ولتاژ نداریم ... نشت جریان چرا اما نشت ولتاژ نه ... البته در متن اصلی هم عبارت Voltage leak اومده ... یعنی ترجمه درسته ... اما متن اصلی غلطه ... تعریفی هم که انجام شده غلطه ... تعریفی که از نشت ولتاژ شده است همان تعریف Static power یا توان ایستاست ... یکی دیگر از مشکلات کوچک سازی پایین آمدن ولتاژ راه اندازی است که باعث میشود سیستم نویز پذیر بشود و پایداری کاهش پیدا کند که این مطلب اصلا در متن اشاره نشده بود. یا از مشکلات دیگر آن بالارفتن تعداد ترازیستورهای ناسالم در هر ویفر است. همچنین امکان تست که بسیار حیاتی است کمتر و سختتر میشود. اما از مزایای آن که کامل در متن به آن اشاره نشده است آن است که با توجه به آنکه ویفرهای سیلیکون دایره شکل هستند پرتی دور ویفر کاهش چشم گیری میکند و دور ریز دور ویفر کاهش مییابد.
در مورد اعدادی که در معماری مدارهای مجتمع ما میشنویم مثل ۱۴ نانومتر و ... این عدد دو برابر λ است که کوچکترین واحد معنادار در یک تکنولوژی است [کتاب VLSI Physical design نوشته Andrew B.Kahng صفحه ۱۸] این عدد فاصله دو عنصر از یکدیگر و دو خط اتصال در لایهی M1 در یک معماری است و همچنین بیانگر حداقل روی هم افتادگی در اتصالات است.
لطفا نظرتون رو درباره این نظرسنجی اعلام بفرمایید
اگر شما بخواهید از سیستم عامل رایج در کنار هم استفاده کنید و از هر کدام از سیستم عامل ها یک انتخاب داشته باشید کدام را انتخاب میکنید؟
گوشی : اندروید یا ios یا ویندوزفون ؟
فبلت : اندروید یا ios یا ویندوزفون؟
تبلت : اندروید یا ios یا ویندوز؟
لپتاپ : ویندوز یا مكينتاش یا کروم؟
1.2.3 اندروید 4 ویندوز
١،٢ اندرويد ٣ ios ٤ ويندوز
تا حالا cpu رو باز کردین؟
خیلی سخته و بدون اسیب زدن بهش نمیشه بازش کرد
چند سال پیش یه سلرون قدیمی رو به هر زحمتی بود باز کردم
چیزی که دیدم هنوزم برام ناشناختس!
سیم و مدار نبود!
همش سطح صاف ایینه مانند...فک کن داخلش هزاران لایه نازک ایینه روی هم قرار گرفتن..یه خط های خیلی ریزی هم روش بود...
کسی اگه میدونه توضیح بده
منظور از مدار، مدارهای معمولی که سیم کشی داشته باشن نیست، پروسسورها (حتا سلرون که قدیمی شده) تعداد زیادی مدار الکتریکی رو در ابعادی بسیار بسیار کوچکی میذارن. مثل اینه شما یک ic رو باز کنید و بخواین توش خازن و مقاومت ببینین
احیانا منظورت pcb و برد مدار چاپی و smd نیست؟!
آقا بهرام من نمیدونم شما رشتهات چیه ... مطالعاتت در چه زمینهای هست اما ... داخل ترازیستور دیود نیست این یک تصویر بسیار غلطه ... تازه اگرم بپذیرم که هست دیود که دو نوع pnp و npn نداره اینها مربوط به ترازیستور هستند ... در حل بعضی از مسائل الکترونیک گاهی ترانزیستور BJT را دو دیود که از سر هم نام به هم وصل شدهاند در نظر میگیرند اما ترازیستورهایی که بیشتر امروز دنیای دیجیتال رو تشکیل میدهند با اون چیزی که شما از تزایستور میدونید متفاوته (شما تنها ترازیستور رو BJT میدونید که میگید بیس کلکتور امیتر داره) ترازیستورهای FET و مشتقاتش هستند که اصولا مدل دیگهای ساخته میشوند ... و توی اون سه پایهی سورس، گیت و درین وجود داره عکس زیر رو ببین در یک ترازیستور mosfet اصلا ارتباط رسانایی بین گیت و قسمت p یا n (که در وسط وجود داره) وجود نداره ...
کار این ترازیستورها مثل سوییچ هست جریان و ارتباط بین پایههای سورس و درین ایجاد میشه و پایهی گیت با استفاده از ایجاد میدان الکتریکی این جریان رو کنترل میکنه ... این ترازیستور به هیچ وجه ساختار دیود رو در خودش نداره ... به هیچ وجه ...
بله دوست عزیز میدونم.من لیسانس الکترونیک دارم.من فقط یه مدل و ساده ترین مدل ترانزیستور رو گفتم. ترانزیستورهای خیلی زیادی داریم.JFET IGBT V.MOSFET N.MOSFET BJT
تشکر
P.MOSFET
ممنونم از پاسخ دوستان
تا حدی اینا رو میدونستم که داخلش ترانزیستور هست و اونقدر زیاده که اینجوری شده اما پاسخ شما منو مطمئن کرد
اولین باری که دیدم فک کردم شاید داخلش مثل فیبر نوری از نور استفاده میشه برای سرعت بالاتر
ایندفه اگه یه سی پی یو قدیمی بیاد دستم حتما زیر میکروسکوپ میذارم
برام جالبه چه دستگاهی میتونه اینقدر دقیق و کوچک اینا رو چاپ کنه
خود ترانزیستور هم داخلش خالی نیس که..باز کدوم دستگاهه که اون ها رو ساخته؟
کلا دم این بشر گرم چقدر ریز و قدرتمند!
داخل فیبر نوری تارهای پلاستیکی شفاف بسیار نازک یا شیشه هست.
داخل ترانزیستور هم دیوده
نه دوست عزیز داخل ترازیستور دیود نیست ... دیود یک چیزه ترازیستور یه چیز دیگه ...
erfanm شما CPU bonding رو با خود CPU اشتباه گرفتین ... در پاسخ سؤالات شما هم باید بگم که دستگاههای تولید ترازیستور چاپی نیستند ... بلکه بسیار پیچیدهتر از این حرفها هستند ... بشر با استفاده از ابزار دقیق اونها رو میسازه که اون ابزارها ساخت خودش بسیار سخته ... با توصیفی که شما از چیپتون میکنید احتمالا از نوع باند بدون سیم که من اصلا مکانیسمش رو بلد نیستم اما چیزی مثل شکل زیر باید باشه ...
در جواب به محمد شبیری
داداش داخل ترانزیستور دیوده! شاید با چشم نتونی ببینی ولی دیوده! ترانزیستور از دو دیود pnp و npn تشکیل شده و سه تا پایه داره.بیس و امیتر و کلکتور !
اگه شما تعریف دیگه از ترانزیستور داری بگو ما هم بدونیم!
دوست من اون سطح صاف آينه مانند، در واقع يك سطح بسيار ناصافى از لايه هاى نيمه هادى است كه در كنار هم ترانزيستورهاى بسيار زيادى(امروزه در حد ميليارد!) را تشكيل دادند و با هم مدار پردازنده را ميسازند اما اينقدر ريزند كه چشم شما همه اون ناصافى ها رو يك سطح سيليكونى صاف ميبينه كه مانند آينه به نظر مياد!
دوست عزیز شما پکنجینگ CPU رو که باز کنید (اگر کامل و درست باز کنید که اصلا سادهای نیست و بعید میدونم کسی بتونه تو خونش این کار رو بکنه) یک مجموعهی سیم کشی از میبینی از یک هسته به پایهها که اون هسته در واقع CPU شما هست که خیلی کوچکتر از بسته بندی CPU هست ... انتظار دیدن ترازیستورها با چشم غیر مسلح خیلی زیاده خواهانه است چرا که ابعاد یک ترازیستور در معماری خیلی قدیمی ۳۰۰ نانومتر هم چیزی در حدود ۱ میکرومتر در ۳ میکرو متر هست که چشم قادر به تفکیک اون نیست ...
عکس زیر از چیپ اپدل ۴۷۰ هست که ۱۹۷۵ ساخته شده و تنها ۱۰۰ تا دونه توش logic هست که میشه چیزی در حدود ۴۰۰ تا ترازیستور که با اعداد فعلی قابل قیاس نیست ابعداد پکیج چیپ هم حدود ۴ سانتیمتره ...
مقاله خیلی خوبی بود. فک کنم خانم گل زاده به مباحث تخصصی رشته الکترونیک علاقه خاصی دارن! شایدم خودشون الکترونیکی هستن :D
لذت بردم.تشکر از خانم گل زاده
خیلی وقت بود منتظر اینجور مقاله پور و پیمونی بودم
فرق بقیه با شما
قدیما(100بعد ایران)ترانزیستورو با 600تا اتم میساختن
جدیدا دارن(یه صفربزار جلوی عدد قبلی) روی اتم کار میکنن که فقط با یه اتم ترانزیستور بسازن یعنی تعداد ترانزیستور های cori7 با حفظ مساحت حدود 10000برابر میشه
توان مصرفی هم کمتر میشه!!
چه دنیایی داره این الکترونیک!!
يادش بخير الكترونيك عمومي ٢ ....
ديجياتو از اين مطلبا بيشتر بزا ميشينه به دل
نظر اشتباه نوشتم. ببخشید. ویرایش کردم
یه cpu کور ای 7 گرفتم ولش دیگه
اصلن انگیزه کامنت نیست
بازگشت دوباره ترول اعظم رو به سایت تبریک میگم :)