Intel over de Depleted Substrate Transistor

Op de website van Intel Research is een zeer interessante presentatie te vinden over fundamentele zaken die nodig zijn om de de wet van Moore de komende tien jaar na te kunnen leven. In 2007 zou een processor ruim een miljard transistors aan boord kunnen hebben, dicht op elkaar geprakt met 0,45µ EUV technologie. Met de huidige transistortechnologie is zo'n chip echter onmogelijk te maken. De warmteproductie van een processor, gemeten in aantal Watt per vierkante centimeter, zal binnenkort al het niveau van een kernreactor bereiken, en zonder slimme nieuwe technieken zal dit exponentieel blijven toenemen tot een energiedichtheid waar het oppervlak van een gemiddelde ster jalours op kan zijn. Intel heeft daarom een nieuw type transistor ontwikkeld in haar TeraHertz serie, genaamd DST. In het document begint men een nette uitleg over de werking van een transistor, en de problemen die men tegenkomt als ze kleiner gemaakt worden, waaronder weerstand, lekstroom en soft errors.

Daarna prestenteert men de DST: Depleted Substrate Transistor, waarbij een laagje zirconiumoxide in plaats van siliciumoxide wordt gebruikt om source en drain van de gate te scheiden. Voordeel hiervan is dat er 10.000 keer minder stroom gelekt wordt. Daarnaast gebruikt DST een verbeterde versie van SOI om de weerstand omlaag te brengen. Daardoor is minder spanning nodig, is het doorgevoerde signaal van hogere kwaliteit en is het geheel is veel minder gevoeling voor alphastraling. DST technologie zal voor het eerst worden gebruikt in het 0,65µ procédé voor 300mm wafers, dat in 2005 verschijnt. Intel is niet van plan om in navolging van AMD, Motorola en IBM SOI te gebruiken voor 0,13 of 0,09 micron chips, omdat de huidige vorm van SOI volgens het bedrijf een aantal nadelen heeft die pas opgelost kunnen worden met DST.

Reacties (44)

[Amdk6II]

Net zo heet als de oppervlak van de zon in 10 jaar als er niks aan gedaan word ??

Leuk voor de energierekening zeg
Energie gaat nooit verloren, maar de kast wel

[Gardocki]

Is er eigenlijk een soort magische grens mbt het aantal transistors per cm2 ? Want op een bepaald punt kunnen transistors toch niet meer kleiner?

[Wouter Tinus]

In theorie kun je nog nog een transistor bouwen van drie atomen (let wel dat dit praktisch extreem moeilijk is, niet alleen om te maken, maar ook om te voorkomen dat het kapot gaat (waarschijnlijk is er dan nanotechnologie nodig om de processor 'in conditie' te houden)), dat is wel zo'n beetje dé grens. Op dat moment moeten we ofwel het parallellisme in, of moet quantumtechnologie volwassen genoeg zijn .

[Cookie]

Het is kwantumtechnologie .

[maroesjk]

Met slechts drie atomen kan theoretisch dan een transistor worden gebouwd, zelfs in de theoretische praktijk zal dit niet werken. Immers, er treden altijd rooster-defecten op, waardoor de transistoren niet meer zouden werken. Eerder heb ik al betoogd (op post 21249) dat 5 tot 10 atomen breed moet kunnen. Dan moet gezien deze post wel met supergeleiding gewerkt gaan worden

[Boxed]

Nou, als we nou straks CPU's krijgen die een graadje of 150 warm worden, dan kunnen we het koelwater (stoom) gebruiken voor het aandrijven van een turbine die dan weer energie opwekt voor het koffiezetapparaat.... ofzo

[voodooless]

Nou, als we nou straks CPU's krijgen die een graadje of 150 warm worden, dan kunnen we het koelwater (stoom) gebruiken voor het aandrijven van een turbine die dan weer energie opwekt voor het koffiezetapparaat.... ofzo

of elektriciteit voor de CPU zelf, zo heb je een soort HR ketel in de kast zitten

[Verwijderd]

Over een paar jaar kun je wel zeggen: Kijk uit, iedereen snel uit de kamer... De computer staat op meltdown! Daarna heb je geen huis meer

Dat kan toch niet!!!

Dus volgens mij is de wet van Moore zeker fout! Ik zal de document zeker lezen.

[Beaves]

Zolang het nog gekoeld kan worden kan het allemaal wel, dat de temperatuur bijna net zo hoog is als bij een kernreactor, wil niet zeggen dat er schadelijke straling vrij komt o.i.d. Het enige probleem met die temperaturen is het koel houden van de chip, niet meer en niet minder.

Op een gegeven moment zullen de huidige koelmethodes ontoerijkend zijn en daardoor zijn de producenten dus op zoek naar betere productie methode's. AMD en IBM gaan binnenkort dus al over naar SOI en Intel zal over een paar jaar overstappen. Ik vraag me alleen af welke nadelen er zitten aan de SOI methodes die AMD en IBM gaan gebruiken, want volgens mij zijn die er niet,, of in ieder geval niet zo erg als Intel wil doen geloven.

Want als er echt zulke nadelen zijn, zullen AMD en IBM het toch niet gaan gebruiken, die zullen dan ook wel inzien dat het geen nut heeft.

(Of AMD en IBM hebben het SOI procces zo gemaakt dat die vermeende nadelen helemaal niet aanwezig zijn, dat kan ook).

[Wouter Tinus]

Ik vraag me alleen af welke nadelen er zitten aan de SOI methodes die AMD en IBM gaan gebruiken, want volgens mij zijn die er niet,, of in ieder geval niet zo erg als Intel wil doen geloven.

De nadelen die in de presentatie genoemd worden zijn niet zozeer dingen waar je als gebruiker, of zelfs als producent, last van hebt. Er zijn echter wel een hoop zaken die met SOI alleen gewoon niet zijn op te lossen. Intel ziet SOI daarom als een onvolledige / tijdelijke noodoplossing, en zet z'n geld daarom liever op een all-in techniek als DST .

[SunnieNL]

oppervlakte van de zon is ongeveer 2.500.000 graden celsius..

Mochten ze daar ooit aankomen, wordt het wel errug moeilijk koelen denk ik

[SkiFan]

Je zit er een factor 411,65 naast...

Kijk hier maar eens:

http://www.seds.org/nineplanets/nineplanets/sol.html

5800 K (Da's 6073 graden celsius als mijn natuurkundekennis me niet in de steek laat...)

[SunnieNL]

Mjah.. geloof dat het per site verschilt..
de nasa geeft op
http://observe.arc.nasa.gov/nasa/exhibits/sun/sun_2.html

een temperatuur van 10.000 F.

maargoed.. maakt niet zo veel uit.. het blijft zo'n beetje onmogelijk om dat te koelen lijkt me.

[The Bad Seed]

Nee, is ongeveer hetzelfde 10 000 F = 5537 °C
(graden in F)-32/1.8)=graden in Celcius.
en 5800 K = 5527 °C
0 °C = 273,15 K

[mvt]

precies andersom 6073 K= 5800 C

[Verwijderd]

Het gaat hier NIET over TEMPERATUUR van de processor, maar over de hoeveelheid energie per seconde (Watt) = hoeveelheid warmte PER SECONDE die per vierkante centimeter wordt geproduceerd. De processors zullen echt niet opeens veel heter kunnen worden, er zal alleen nog meer warmte van een nog kleiner oppervlak moeten worden afgevoerd per seconde... tenzij er dus weer betere technieken komen.

[Verwijderd]

ff toevoegen --->

de zon is zoooooooooooooo verschrikkelijk veel groter dan je core.

wat zeg ik, de aarde past volgens mij wel een aantal miljoen, nee wacht MILJARD keer in de zon
nu nog ff bedenken hoeveel CPU cores er in de aarde passen !!!!!

de afmetingen liggen zooo ver uit elkaar

[irritableskillz]

oppervlakte van de zon is ongeveer 2.500.000 graden celsius..

Ik denk dat je daarmee de temperatuur in de kern van de zon bedoelt. Want de temperatuur aan de oppervlakte is idd ongeveer 6000 K
Bij 2.5 miljoen K treedt kernfusie op dan zou er niet zoveel van je processor overblijven

edit: typo

[PimW]

Een temperatuur per vierkante centimeter, die hoger is dan die van het oppervlakte van een gemiddelde ster?
Aan wat voor temperatuur moeten we dan denken? 1.000 graden? 10.000 graden? Dat is toch inmenselijk warm, en dat op zo'n klein oppervlakte met relatief gezien zo weinig stroom. Wat moeten we ons hier bij voorstellen?

[Verwijderd]

temperatuurproductie per vierkante centimeter, niet temperatuur!

dT/(t*l^2) is echt iets heel anders dan T
of in nederlands
temperatuurverandering per tijd per oppervlakte is echt iets heel anders dan temperatuur.
Als je dus zoveel silicium naast elkaar legt dat het opperclak nety zo groot is als de zon, en je legt dat op de zelfde afstand van de aarde, dan heb je twee zonnen

[aTmosh]

Als je dus zoveel silicium naast elkaar legt dat het opperclak nety zo groot is als de zon, en je legt dat op de zelfde afstand van de aarde, dan heb je twee zonnen

Nee, want silicium (en processoren) produceren geen licht of al de andere soorten straling die van de zon (==(gas)fusiereactor) afkomt (tenzij je er een laser van maakt). Dat is nou juist de grap van processoren, ze hebben helemaal niks met dat soort energieproductie te maken maar iedereen verzint snel fantastische verhalen bij als ze de kreet reactor/zon horen.

Sowieso zou het technisch niet mogelijk zijn omdat er niet zoveel silicium of produktiecapaciteit aanwezig is, en dan nog wat praktische zaken zoals dat het onder zijn eigen gewicht zou bezwijken (tenzij je qua energie er een gigantisch dure draai aan gaf), zichzelf zou smelten zonder koeling (energie wordt immers nauwelijks via straling afgevoerd) en dat je er net zoveel stroom in zou moeten stoppen als dat er uit komt.

Al met al komt het er dus op neer dat je waarschijnlijk nog een graadje hoger zou kunnen gaan qua energiedichtheid en dat het weinig met de algemene oppervlaktetemperatuur van je processor te maken heeft, maar zover zijn we nog niet

[Verwijderd]

Temperatuurproductie

Het gaat over de <b>warmteproductie</b>, eenheid: W/m^2, en ja, die kan even hoog zijn als bij de zon bij een veel lagere temperatuur.

Nee, want silicium (en processoren) produceren geen licht of al de andere soorten straling die van de zon (==(gas)fusiereactor) afkomt (tenzij je er een laser van maakt).

Echt wel. Stook iets maar warm, dan gaat het vanzelf licht geven. Ooit van de term 'roodgloeiend' gehoord? Of 'stralingswarmte'? Is allemaal hetzelfde. Een object van een bepaalde temperatuur straalt licht uit. Bij lage temperatuur is dit infrarood, maar bij wat hogere temperatuur (een deel ervan) zichtbaar. De zon heeft een oppervlaktetemperatuur van ca. 5800 K (=5500 C). De hoeveelheid warmte die daarbij als straling vrijkomt is 6.4 kW/cm^2. Dit betekent een warmte-productie van enkele kiloWatts voor een CPU. Waarschijnlijk kun je dat alleen nog maar koelen met een dikke heat-pipe en waterkoeling. En dan heb ik het nog niet over de voeding die in je PC moet.

[Wouter]

Temperatuur is iets anders dan warmteproductie. Zolang de geproduceerde warmte voldoende kan worden afgevoerd hoeft de temperatuur niet zo gek hoog te worden.

[Verwijderd]

Als ze voor standaard pc's nou gewoon een grotere chip maken, er is tenslotte ruimte genoeg in de gemiddelde kast.

[Gardocki]

1. Is te duur om te produceren
2. Dan krijg je problemen met signalen die een te lange weg moeten afleggen
3. Meer warmte

Geen goed idee dus

[Verwijderd]

Het geld dat nu in ontwikkeling van nog kleinere chips wordt gestoken is imo veel hoger dan de productiekosten van een iets grotere chip. En wat betreft de onderlinge afstand, ja daar heb je een punt.

[Verwijderd]

Ik heb hier dus een soort kernreactor langs m'n bedje staan... hmmm. Ik koop binnenkort maar een kast van Lood

Voor de rest een hele interessante ontwikkeling. Soort opvolger van SOI.

[speedhaste]

Ik koop binnenkort maar een kast van Lood

Een kast van lood is erg leuk voor LanParties, moeten zekers wieltjes onder anders heb je zo een hernia.

[Verwijderd]

Indien de temperatuur net zo hoog wordt als in een gemiddelde ster ... dan bereiken we zo kernfusie temperatuur. Kunnen we dan PC's verwachten met een processor met ingebouwde energiebron die het hele huis voorziet van stroom en verwarming? :-)

[Verwijderd]

de warmte productie word zo hoog, de temperatuur niet... als je een beetje koelt, je procesor wordt nu waarschijnlijk ook behoorlijk heet in Celsius als je hem zonder koeler draait en ie niet zou door fikken, maar na 6 sec. de 200 C te hebben gehaald is het afgelopen

ik geloof dat de hitte productie van een XP iets van 70-80Watt is, maar dat kun je nakijken bij AMD, dit staat alleen niet gelijk aan een bepaalde temperatuur, dat hangt natuurlijk geheel van de omstandigheden af.

mijn XP heeft nogsteeds de zelfde hitteproductie als ik hem koel tot 41C of 35C blijft 70 tot 80Watt

[Verwijderd]

de wet van Moore is geen wet maar een voorspelling van Moore gedaan in 1965 (zie post Mauzer). het is dus logisch dat op een zeker moment deze voorspelling niet meer van toepassing is vanwege de limiten van de huidige technologie.

en het is heus niet zo dat een processor een kachel zal worden, er wordt namelijk gezegt dat de warmte productie per vierkante cm het niveau van een kernreactor zal bereiken, een processor is zeer klein en een kernreactor is zeer groot, je zal dus zeer veel processoren nodig moeten hebben om de warmte produktie van een kernreactor te evenaren.

[mvt]

De wet van Moore is een voorspelling. Je kan zelfs zover gaan dat het een self fulfilling provecie is.

[G-ZeS]

Cool,
Dan krijg je van die termen als
Tjernobyl inside ofzo

Nee ik d8 zelf dat het nog wel een tijdje zo door kon gaan.
Maar ik moet zeggen dat dit weerez hele andere koek iz.

maarja een kerncentrale valt ook te koelen.
Wordt dan wel een grote systeemkast