Dette stoffet kan gjøre PC-er ekstremt strømgjerrige

[AfterGlow]

Baner veien for magnetiske transistorer.

Dette stoffet kan gjøre PC-er ekstremt strømgjerrige

[Merko]

Der har vi hemligheten til Toshiba.

http://www.itavisen.no/nyheter/22-timer-134339

[G]

Grunnstoffet er jo sjelden (Tantal) som artikkelen forteller, så hvordan skal de løse den utfordringen?

 

Fusjonsreaktor'e seg til Tantal, og blir det da også lettere radioaktivt (evt. veldig radioaktivt) ?

[Siggen321]

Kan dere ha litt bedre overskrifter?

 

"Dette stoffet kan gjøre PC-er ekstremt strømgjerrige" sier meg ingenting om hva dette handler om... Jeg håper dere slutter med dette tabloidtullet og heller skriver skikkelige oveskrifter som f.eks. "Tantal kan gjøre PC-er ekstremt strømgjerrige"

[Andrull]

Spennende.

Men med en gang du belaster den så mister den sitt fortrinn, og det er jo DA man faktisk trenger strømgjerrige CPUer, slik at varmeutviklingen ikke blir så høy. Samt bedre ytelse.

[Simen1]

Der har vi hemligheten til Toshiba.

http://www.itavisen.no/nyheter/22-timer-134339

Nei, det er to grunner til at det ikke stemmer:

1. Toshiba har ikke begynt å lage Intel-prosessorer

2. Teknologien er ikke tatt i bruk ennå

 

Grunnstoffet er jo sjelden (Tantal) som artikkelen forteller, så hvordan skal de løse den utfordringen?

Fusjonsreaktor'e seg til Tantal, og blir det da også lettere radioaktivt (evt. veldig radioaktivt) ?

Det løser man ved å bruke uhyre lite av det. Det skal antagelig brukes som dopingmateriale til Si. Dvs. lav prosentandel i transistorene og kun stedvis på brikkene og kun i nanometertynne lag. Et gram skulle holde til tusenvis om ikke hundretusner av prosessorer. Nabostoffet Hafnium er også et svætr sjeldent metall, men Intel bruker det i prosessorene sine likevel.

 

Men med en gang du belaster den så mister den sitt fortrinn, og det er jo DA man faktisk trenger strømgjerrige CPUer, slik at varmeutviklingen ikke blir så høy. Samt bedre ytelse.

Det er ikke helt riktig for det er lekkasjestrømmene (idle transistorer) som dominerer strømforbruket i dagens prosessorer. Ikke mistolk målinger som gjøres av f.eks hardware.no der de måler f.eks 10W idle og 100W aktiv. Den store forskjellen kommer av at deler av chipen gjøres spenningsløs. Slår man på spenningen (aktiv mode) så kommer lekkasjestrømmene tilbake og de dominerer disse 100 wattene.

 

Tantal kan sikkert senke lekkasjestrømmene og dermed gjøre aktiv prosessering mindre strømkrevende. Denne gevinsten taes som vanlig ut som en kombinasjon av lavere effekt og høyere hastigheter.

 

Slike teknologier gjelder vanligvis bare en av transistortypene som brukes og tallet 10000 gjelder nok bare helt spesielle vilkår. I praksis tipper jeg resultatet blir +20% ytelse og -20% effekt.

[Andrull]

Nei, det er to grunner til at det ikke stemmer:

1. Toshiba har ikke begynt å lage Intel-prosessorer

2. Teknologien er ikke tatt i bruk ennå

 

Det løser man ved å bruke uhyre lite av det. Det skal antagelig brukes som dopingmateriale til Si. Dvs. lav prosentandel i transistorene og kun stedvis på brikkene og kun i nanometertynne lag. Et gram skulle holde til tusenvis om ikke hundretusner av prosessorer. Nabostoffet Hafnium er også et svætr sjeldent metall, men Intel bruker det i prosessorene sine likevel.

 

Det er ikke helt riktig for det er lekkasjestrømmene (idle transistorer) som dominerer strømforbruket i dagens prosessorer. Ikke mistolk målinger som gjøres av f.eks hardware.no der de måler f.eks 10W idle og 100W aktiv. Den store forskjellen kommer av at deler av chipen gjøres spenningsløs. Slår man på spenningen (aktiv mode) så kommer lekkasjestrømmene tilbake og de dominerer disse 100 wattene.

 

Tantal kan sikkert senke lekkasjestrømmene og dermed gjøre aktiv prosessering mindre strømkrevende. Denne gevinsten taes som vanlig ut som en kombinasjon av lavere effekt og høyere hastigheter.

 

Slike teknologier gjelder vanligvis bare en av transistortypene som brukes og tallet 10000 gjelder nok bare helt spesielle vilkår. I praksis tipper jeg resultatet blir +20% ytelse og -20% effekt.

Selvsagt, men husk at det vil være helt og holdent opp til hva man forbinder med strømforbruk. Nå ville jeg egentlig tro Haswell gjorde en god nok jobb på IDLE siden og nesten slik at man ikke trenger så mye mer strømsparing videre. Men ser jo at det selvsagt er positivt med enda bedre og mer strømsparing.

 

Mine utgifter er derimot tilnærmet kun relatert til hva CPUen/GPUene har ved maks forbruk. Ettersom det er utgiftene til kjøleanlegg, som dimensjoneres og skalerer etter hva komponentene trekker ved full last. For ikke å glemme det voldsomme strømtrekket man får da.

 

Nå er jeg kanskje i særklasse her, men det er nok de som havner i samme gruppe, hvor kjøleanlegg, PC-komponenter og maks last er det som står for majoriteten av strømtrekket/prisen.

I mitt tilfelle: Når PCen ikke er aktiv så kan den kjøre i hvilemodus, og bruker så lite at jeg ikke gidder tenke på det, mens når jeg bruker den så trekker den hele 1700W, selv om jeg ikke aktivt gjør noe som helst (IDLE). Og belaster jeg den så vil den trekke svimlende 3600W (LOAD)

Forbedringspotensialet fra dette materialet vil da hovedsakelig være når jeg er på PCen, men ikke aktivt gjør noe. Da kan jeg kanskje senke forbruket til 1650W (IDLE). En liten del med andre ord. Spesielt når PCen er hoved-varmekilde (komplimentert med peis) over halve året. Og når maskinen legger seg i 50000+ prisklassen, så høres de få kronene jeg kan spare ut som lommerusk.

 

Hadde vi derimot snakket om en 20 % forbdring i energieffektivitet pga god gammeldags krymping av prosessnoden, og dermed senke forbruket over hele linja, så snakker vi raskt noen tusen kroner spart.

 

For de mer "normale" rigger med bare vannkjøling så er det fort et par tusen i kjøleanlegg, lys, vifter osv.. som går uansett, og vil få de få wattene i forhold til f.eks effektgjerrige haswell ved IDLE til å virke rimelig minimalt. Med tanke på at strømmen inn = rent tap (fordi du ender opp med varme = positivt i disse dager)

 

Poenget her, er som du sikkert er enig i Simen1, at dette nok har størst forbedringspotensiale i små/bærbare enheter på batteri.

 

Edit: Missforstå meg ikke, jeg synes dette er kjempegod utvikling og gleder meg til å se det i action. Spesielt siden boost-funksjoner på både CPU og GPU muligens kan bli enda heftigere og få enda større differanse fra baseklokken. For når CPUen ikke blir belastet maksimalt (f.eks pga spill som ikke utnytter alle kjernene), så kan man nok jekke opp frekvensen enda høyere.

Endret 21. november 2013 av Andrull

[Simen1]

En mulig misforståelse er at det ikke finnes idle lekkasjestrøm ved full last. Det finnes for selv med 100% last på alle kjerner vil det være en hel bråte med idle transistorer som er spenningsatt*. Fjerner man lekkasjestrømmen derfra så vil man antagelig få rundt 20-50% lavere varmeutvikling ved full last, som f.eks kan brukes til å klokke opp de aktive transistorene og/eller ta ut som lavere toppeffekt. Lekkasjestrømmen har vært et stort og voksende problem helt siden 65-45nm og det blir bare ennå verre fremover. Derfor er det ekstra viktig å fokusere på lekkasjestrømmen.

 

* Se f.eks på hvordan Hypertransport virker. Hver CPU-kjerne har 2-3 ADD-enheter, et par FMUL, FDIV osv. I "gamle dager" (1995) kunne prosessorene bare bruke en av de tilgjengelige enhetene per syklus, men så kom Pentium Pro med OOO sceduler som kunne stokke om på rekkefølgen og kjøre opptil 2 operasjoner per klokkesyklus, så fremt det var en ledig enhet og den klarte å stokke rekkefølgen riktig. Gjennomsnitt ca 1,5. OOO-prinsippet er selvsagt videreutviklet siden den gangen og nå kjører hver kjerne gjerne rundt 3 operasjoner per klokkesyklus, i gjennomsnitt. For ytterligere effektivitet holdes flere av enhetene aktive ved at to tråder deler på de samme ressursene (HyperTransport), men så har også prosessorene fått flere ressurser per kjerne. I gjennomsnitt klarer de å holde ca 70% av enhetene aktive, men ikke alle deler av de aktive enhetene brukes aktivt i hver operasjon. I gjennomsnitt estimeres det at bare 30% av transistorene er i aktiv bruk til en hver tid, ved full last. Dette er også grunnen til at det er så mye å hente på å slå av deler av prosessoren via aktiv strømsparingsmekanismer, også ved høy last og smartere klokkefordeling. Slike teknikker koster også strøm. Derfor kan man ikke detaljstyre mer enn på kjernenivå hvilke enheter som skal være aktive. Det er praktisk umulig å ha strømstyring for en hver transistor for hver styringsenhet tar opp temmelig mange transistorer selv.

Endret 21. november 2013 av Simen1

[Andrull]

En mulig misforståelse er at det ikke finnes idle lekkasjestrøm ved full last. Det finnes for selv med 100% last på alle kjerner vil det være en hel bråte med idle transistorer som er spenningsatt. Fjerner man lekkasjestrømmen derfra så vil man antagelig få rundt 20-50% lavere varmeutvikling ved full last, som f.eks kan brukes til å klokke opp de aktive transistorene og/eller ta ut som lavere toppeffekt. Lekkasjestrømmen har vært et stort og voksende problem helt siden 65-45nm og det blir bare ennå verre fremover. Derfor er det ekstra viktig å fokusere på lekkasjestrømmen.

Er det slik at det er store deler som er IDLE ved tung/full last, så vil det nok hjelpe mye på, og vil da være meget godt nytt sånn sett.

 

Og jeg er ikke uenig med deg at lekkasjestrømmene er et stort problem og står for en stor del av effektforbruket. Spesielt for overklokkere som øker spenningen en del over hva chipen er designet for, som igjen vil øke strømlekkasjen betraktelig. og det er hvordan vil dette stoffet gjøre noe med dette har jeg ikke helt forstått tydeligvis.

 

Tar jeg feil hvis jeg sier at lekkasjestrømmene som oppstår vil være pga lekkasje gjennom isolasjonen mellom to punkter med potensiale mellom hverandre (VCC og GND for eksempel), samt lekkasjen fordi transistoren ikke kan lukke/åpne seg 100%?

Og vil materialet gjøre en forbedring her?

[Merko]

Nei, det er to grunner til at det ikke stemmer:

1. Toshiba har ikke begynt å lage Intel-prosessorer

2. Teknologien er ikke tatt i bruk ennå

 

 

Beklager.

Var ikke klar over at alle tok ting 100% bokstavlig på internet..den dag idag.

[Karamell]

Etter hva jeg skjønner er Tantalum tenkt brukt som high-k dielectric, noe jeg ser på ikke som en isolator, men mer som et batteri.
En mosfet kunne egentlig kjørt så fort man gadd,
det VIKTIGSTE som begrenser hastigheten, er hvor fort det er mulig å lade opp og lade ut de interne kapasitansene i transistoren, når den skal skifte tilstand.
Hvis man tenker seg disse stoffene mere som små batterier blir det kanskje lettere å forstå. Det er for å redusere lekkasjestrøm og øke frekvensene, at kretsene også kjører på stadig lavere spenning.
Alt handler om å øke ytelsen og strekke grenser.

Lekkasje(ne) kan komme på flere nivå i en transistor, men bruk av Tantalum istedenfor andre stoff,
vil OGSÅ minske lekkasjen av strøm gjennom kapasitansen som lades opp og ned når transistoren er avslått, såkalt subtreshold-leakage.

Og antagelig gjøre det mulig å lage tynnere kretser med samme, eller forhåpentligvis høyere frekvens.

 

EDIT

http://en.wikipedia.org/wiki/Subthreshold_leakage
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_MOSFET
http://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET#Modes_of_operation
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_materials

Endret 22. november 2013 av Karamell

[Karamell]

Jeg har akkurat funnet ut at jeg ikke har forstått artikkelen. Jeg trodde det handlet om Tantal high-k i vanlige cmos, men her er tydeligvis snakk om å utnytte polariseringseffekten i Tantalum.

Dette vil i så fall bli helt nye "transistorer" jeg ikke vet noe som helst om.

Heldigvis for meg er denne teknologien nok minst 10 år unna fabrikkene.

[Karamell]

Forslag til ny overskrift :

"Dette stoffet kan gjøre drittsekker rike"

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Coltan

[G]

Nei, det er to grunner til at det ikke stemmer:

1. Toshiba har ikke begynt å lage Intel-prosessorer

2. Teknologien er ikke tatt i bruk ennå

 

Det løser man ved å bruke uhyre lite av det. Det skal antagelig brukes som dopingmateriale til Si. Dvs. lav prosentandel i transistorene og kun stedvis på brikkene og kun i nanometertynne lag. Et gram skulle holde til tusenvis om ikke hundretusner av prosessorer. Nabostoffet Hafnium er også et svætr sjeldent metall, men Intel bruker det i prosessorene sine likevel.

 

Det er ikke helt riktig for det er lekkasjestrømmene (idle transistorer) som dominerer strømforbruket i dagens prosessorer. Ikke mistolk målinger som gjøres av f.eks hardware.no der de måler f.eks 10W idle og 100W aktiv. Den store forskjellen kommer av at deler av chipen gjøres spenningsløs. Slår man på spenningen (aktiv mode) så kommer lekkasjestrømmene tilbake og de dominerer disse 100 wattene.

 

Tantal kan sikkert senke lekkasjestrømmene og dermed gjøre aktiv prosessering mindre strømkrevende. Denne gevinsten taes som vanlig ut som en kombinasjon av lavere effekt og høyere hastigheter.

 

Slike teknologier gjelder vanligvis bare en av transistortypene som brukes og tallet 10000 gjelder nok bare helt spesielle vilkår. I praksis tipper jeg resultatet blir +20% ytelse og -20% effekt.

 

 

Litt kjedelig da, og samtidig bra at det også brukes i større mengde til ting som turbiner, belegg (vet ikke om det kommer som maling akkurat) og kirurgiske kroppsdeler og EN HEL haug med andre bruksområder, som sikkert krever en del mer kilogram av stoffet.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum#Applications

 

Les Alloys

http://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum#Alloys

 

Les Other Uses

http://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum#Other_uses

 

Les Precautions

http://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum#Precautions

Endret 22. november 2013 av G

[ahpadt]

Tar jeg feil hvis jeg sier at lekkasjestrømmene som oppstår vil være pga lekkasje gjennom isolasjonen mellom to punkter med potensiale mellom hverandre (VCC og GND for eksempel), samt lekkasjen fordi transistoren ikke kan lukke/åpne seg 100%?

Og vil materialet gjøre en forbedring her?

 

Har ikke dette vært pensum på studiet ditt på etlant tidspunkt?

 

 

 

In semiconductor devices, leakage is a quantum phenomenon where mobile charge carriers (electrons or holes) tunnel through an insulating region. Leakage increases exponentially as the thickness of the insulating region decreases. Tunneling leakage can also occur across semiconductor junctions between heavily doped P-type and N-type semiconductors. Other than tunneling via the gate insulator or junctions, carriers can also leak between source and drain terminals of a Metal Oxide Semiconductor (MOS) transistor. This is called subthreshold conduction. The primary source of leakage occurs inside transistors, but electrons can also leak between interconnects. Leakage increases power consumption and if sufficiently large can cause complete circuit failure.

Leakage is currently one of the main factors limiting increased computer processor performance. Efforts to minimize leakage include the use of strained silicon, high-k dielectrics, and/or stronger dopant levels in the semiconductor. Leakage reduction to continue Moore's law will not only require new material solutions but also proper system design.

 

 

[Andrull]

 

Har ikke dette vært pensum på studiet ditt på etlant tidspunkt?

Takker for et flott sitat. Var vel egentlig akkurat som jeg trodde/husket, men problemet er bare å visualisere det med dette nye produktet i artikkelen, og hvordan dette vil hjelpe så mye.

 

Hmm, njaaa, ikke som jeg kan huske. Men har jo lært meg opp på en del på fritiden også da, så da er det i hvert fall noe som sitter. Ja, jeg hadde jo ikke feil, selv om spørsmålet/bekreftelsen var veldig rotete satt opp. (går mest i forum mens jeg sitter på bussen med mobilen) XD.