Silicon-on-insulator technologie toegelicht

Op tecChannel is een uitgebreid artikel verschenen dat meer duidelijkheid tracht te verschaffen over de silicon-on-insulator technologie (SOI) waarmee processoren in de toekomst zullen worden uitgerust. Bij gebruik van SOI wordt er een extra laagje oxide over elk geleidend element heen aangebracht, zodat alle electronenbanen van elkaar geïsoleerd zijn. Op deze manier is het mogelijk om klokfrequenties tot zo'n dertig procent hoger te laten lopen bij gelijke chiparchitectuur, wat de marketingafdeling van elke chipbakker als goud in de oren zal klinken. Bovendien zal met behulp van SOI de warmteproduktie van de processor verder kunnen worden ingeperkt.

Hoewel de technologie al zo'n dertig jaar klaar ligt om gebruikt te worden, zal hij pas binnenkort voor het eerst door verschillende fabrikanten worden toegepast. Vanwege de hoge kosten die aan het produktieproces verbonden zijn, is SOI alleen van nut in de high-end processormarkt. AMD zal haar nieuwe Hammer-processor, die voor volgend jaar gepland staat uit te komen, van SOI voorzien. Ook Intel gaf vorig jaar al aan niet om de nieuwe technologie heen te kunnen, en producenten als IBM en Motorola maken er zelfs nu al gebruik van:

Die Ankündigung von AMD, ab der zweiten Jahreshälfte 2002 die 64-Bit-Hammer-Prozessoren mit einer SOI-Technologie in Serie zu fertigen, stellt ein wichtiges Signal für die Prozesstechnologien dar. Auch Intel hat Ende November 2001 letztendlich signalisiert, dass mittelfristig kein Weg an SOI vorbei führe. Andere Hersteller wie IBM, HP und Motorola setzen bereits seit einiger Zeit statt auf herkömmliche Bulk-Technologie auf SOI. Ihre leistungsfähigen Prozessoren erreichen so bei unveränderter Architektur bis zu 30 Prozent Mehrleistung.

Silicon-on-insulator (SOI) technologie op microscopisch formaat

Reacties (17)

[JumpStart]

Bij gebruik van SOI wordt er een extra laagje oxide over elk geleidend element heen gegoten,

Die oxidehuid wordt echt niet gegoten, maar die ontstaat door chemische reactie met (hoezo open deur intrappen) zuurstof in gasvorm: Al het silicium dat niet door een laag foto-gevoellig materiaal afgedekt wordt reageert met zuurstof in gas-vorm, waardoor vanzelf de silicium-oxide laag vormt. Daarna wordt weer een laag silicum erover heen 'opgedampt'.

AERGHH, ik moet mezelf ook verbeteren: Silicium oxide kan OOK gemaakt worden door zogenaamde ion-implantatie: zuurstof ionen worden electronisch versnelt en in het silicium substraat geschoten.

[RobT]

Bij gebruik van SOI wordt er een extra laagje oxide over elk geleidend element heen gegoten, zodat alles electronenbanen van elkaar geïsoleerd zijn.

Nee, kijk maar op de 2e pagina van het artikel voor het plaatje (klikken, is 14k), ipv standaard substraat wordt daar eerst een oxidelaag op 'gegroeid'.
Dat is het bijzondere aan de SOI technologie.

Bovenop alle elementen wordt altijd al siliciumoxide gebruikt om meerdere metaallagen te kunnen gebruiken, dat is in elk huidig (standaard) proces zo.

Over het gebruik: nu pas wegen de kosten op tegen de baten, ivm de cpu prestatierace. Hoe hoger de klok hoe sneller. (BINNEN dezelfde familie van procs, als je van alle onderdelen de klok met hetzelfde percentage verhoogt.)

(ps wat typen jullie snel... )

[[J.d.I.] DirtyHarry]

Eigenlijk een hele simpele techniek, daarom ligt het waarschijnlijk al 30 jaar te wachten.
De siliciumlaag zorgt ervoor dat de capaciteit van de transistor een stuk lager wordt. De transistor kan hierdoor sneller ontladen waardoor de schakeltijd korter wordt. En dus kan de kloksnelheid omhoog.
Vergelijk het met een condensator. Een kleine condensator heeft minder tijd nodig om te ontladen.

[bobsnl]

AMD zal haar nieuwe Hammer-processor, die voor volgend jaar gepland staat uit te komen, van SOI voorzien.

De Barton, die voor het 2de half jaar van 2002 gepland staat, gaat ook al van SOI gebruik maken. Deze core zal overigens, net als de Thoroughbred, 0.13 micron zijn.

[Anoniem: 23465]

Barton word misschien gecanceld (Mustang style), omdat Hammer mogelijk al een pak vroeger wordt gelanceerd (as in: oktober) tege die tijd is Thoroughbred nog bezig met zijn ding, dus valt Barton vermoedelijk weg

[bobsnl]

Hij staat anders nog steeds in de AMD Road Map.
http://www.amd.com/us-en/Processors/TechnicalResources/0,,30_182_608,0 0.html

[cougare]

Al 30 jaar ?
waarom ebben ze dat dan gvd nie eerder ingevoerd


<EDIT>
Bleh mn Duits is niet zo denderend
</EDIT>

[hellfire_ultd]

Kan vanalles zijn:

productiekosten
moeilijk te realiseren
patenten

Dit kan er allemaal voor zorgen dat iets vertraagd wordt

Edit: (domme opmerking, moet artikel lezen voordat ik reacties lees en commentaar geef. Kon niets vinden van 30 jaar)

[Anoniem: 47014]

dat vraag ik mezelf ook af.

Misschien konden ze dit toendertijd niet toepassen omdat de technologie nog nie zover was als dat het nu is..???????

Nee ik zou het echt niet weten en zou het op prijs stellen als iemand die vraag zou kunnen beantwoorden.

[MetalStef]

Dertig procent, poeh hee...

Da's niet zoveel: Volgens de wet van Moore verdubbelt het aantal transistors in chips elke achttien maanden. In de praktijk komen we tegen dat de snelheden van die chips in die tijd ook verdubbelen.

Dertig procent sneller lijkt heel veel, maar het komt neer op een snelheidsverhoging die anders in ongeveer een half jaar bereikt zou worden. Het is wel mooi meegenomen, maar niet echt indrukwekkend.

Ook zou de warmteproductie lager zijn. Dat zal wel, dat kun je afleiden uit het opgenomen vermogen van de chip. Maar kan de chip zijn warmte wel kwijt als er isolator gebruikt wordt? Hij zal allicht sneller en stabieler lopen, maar isoleert die insulator alleen maar elektrische stroom of ook warmte (zoals de meeste geleiders)?
Want in dat laatste geval meet je wel een lage temperatuur met een temperatuurvoeler, maar is de proc inwendig loeiheet.

[InterCC]

Ehm.. 30% is WEL veel. Als je zonder extra werk een processor 30% harder kan laten lopen scheelt dat gewoon in research.

AMD zou bvb dan nu al op 2167 ipv 1667 (2100+) zitten. Dit vind ik nogal veel.. En een half jaar wachten is langer dan "ff een half jaartje", want een half jaar research is in de processor markt een hoop.

[Anoniem: 14265]

Damn.. glas is een isolator en dat geluid de warmte toch ook.. papier ook..

Bovendien gaat het om een laagje van 0.01 micron ofzo.

[*Dutch-Force*]

zal destijds wel te duur zijn geweest om het rendabel te krijgen

[RVW]

De Motorola PowerPC 7455 (die in de nieuwe Apple Power Mac G4 800 / 933 / Dual 1000 zit) maakt al gebruik van SOI technologie. In vergelijking met z'n voorganger (de 7450) is ie inderdaad een stuk koeler, en gebruikt ie ook nog eens wat minder stroom.

Artikel loopt dus een beetje achter... Zie: http://e-www.motorola.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MPC745 5&nodeId=03M943030450467M98653#features

(er staat bij process: 0.18 micron 6LM CMOS with SOI)

[Anton]

IBM gebruikt de SOI technologie al meer dan een jaar in de processors voor de eServer pSeries en iSeries (RS/6000 en AS/400). Zie bijvoorbeeld hier.

[Jooner]

Bij gebruik van SOI wordt er een extra laagje oxide over elk geleidend element heen gegoten
Niet erop, maar bij SOI ligt er een oxide laagje onder de transistoren, zodat deze electrisch gescheiden zijn van elkaar, wat minder storingen geeft. Bovendien zal het lekken van de transistoren minder zijn, aangezien er een isolerend laagje onder ligt waar geen stroom doorheen gaat. Dit is weer goed tegen de warmteontwikkeling.

Bij Philips maken ze trouwens al een aantal jaren gebruik van SOI processen. Maar dat wordt dan gebruikt voor analoge high-voltage chippies.

(Er wordt inderdaad errug snel getiept... )