Hvordan lages prosessorer?

[ddd-king]

Kanskje det er noe jeg ikke har fått med meg, men hvorfor ikke bare lage firekantede wafere?

 

btw. fin artikkel, gleder meg til oppfølgeren

MÅL: man vil fordele fotolaget jevnt utover waferen.

 

MAN HAR: Fotolaget er en væske i ved en høy temperatur.

 

FREMGANSMÅTE:

Wafere får dryppet fotoresist i midten og man spinner waferen rundt. Fotovæsken blir dratt og smurt utover waferen vha sentripetalkraften. En rund skive har en geometrisk symetri og er lettere å spinne rundt. CD-plater er runde (det finnes noen få som har andre former også, men bare for fancyheter)

 

EN annen grunn:

Krystalgroing av sislisiumkrystal lager en mange kantet form av krystalen (se silisiumstangen på bildet). Lettere å slipe til en rund skive enn en firkantet wafer

[xthal]

edit: ser ddd.king har en mer korrekt forklaring enn meg, se på den

Endret 24. januar 2004 av xthal

[Eriond]

Veldig god artikkel!

 

Vil gjerne lese flere av denne typen.

 

Reagerte på at waferene er så mye som 15 mm tykke. Er dette virkelig korrekt?

Og et menneskehår (fra hodet) er som regel ikke mer enn 0.05 mm tykt.

Endret 24. januar 2004 av Eriond

[snorreh]

En ting jeg alltid har lurt på som jeg håper noen kan svare meg på;

Ettersom disse wafere er runde, hvorfor produserer de bare kvadratiske prosessorkjerner og ikke runde prosessorkjerner?

 

Jeg er sikker på at man ville få ut mange flere prosessorkjerner dersom de var runde og ikke kvadratiske, ettersom man da kunne få plass til flere prosessorkjerner på waferen (tettere pakket).

 

Elementær geometri og matematikk. Selv om waferen er rund, så vil det gå tapt mer materiale hvis man skal lage runde prosessorkjerner ut av materialet. Dette ser du enkelt ved å legge kronestykker ved siden av hverandre. Innimellom rundingene blir det tapt mye materiale.

 

EDIT: Oi, her var vi 3 stykker med samme svaret på ett minutt gitt............lol....

Høh? Det stemmer ikke, hvis du har et rundt område og mange mindre 'biter' som har samme areal men som er enten runde eller firkantede. Det sier seg selv at du ville fått plass til flere runde enn firkantede på dette området og mindre bortkastet plass, bare prøv selv hvis du ikke tror meg

 

Se også her:

http://mathworld.wolfram.com/CirclePacking.html

http://mathworld.wolfram.com/CubicClosePacking.html

 

Oppdatering: Her er et eksempel med mynter:

http://www.maa.org/mathland/mathland_11_25.html

Endret 24. januar 2004 av snorreh

[Eriond]

Arbeidet med å separere de forskjellige kjernene blir enormt mye mer krevende med sirkulere kjerner enn med firkantede da.

[LoS]

Kanskje dere skulle rette opp denne fatale skrivefeil her: Det høres kanskje ikke så komplisert ut, men ta i betraktning at dagens 0,13 mikrometer produksjonsteknologi typisk må....

 

Ellers var den meget bra 

Ble kanskje litt mye AMD i den artikkelen ja

Er bare Intel og IBM som er på 0,09 mikrometer.

AMD er jo enda på 0,13.

 

Men ellers, som Blib sa:

Oppfølger! Oppfølger! Oppfølger!

Har ikke sett så mye til hverken Intel eller IBM sin 90nm teknologi, men det kan jo hende de bare ikke vil selge den:P

Intel sin er jo ca nesten kanskje på vei til butikkene veldig veldig snart, så de er nok klare, men de er jo der

IBM er jeg dog litt usikker på, er ikke sikkert de er på vei, men de har jo utretta noe

 

Noen som har hørt/lest noe om hva som foregår på AMD's 90nm produskjon?

Rent bortsett fra at de har litt problemer de og

 

Ble kanskje litt mye her

[snorreh]

Har ikke sett så mye til hverken Intel eller IBM sin 90nm teknologi, men det kan jo hende de bare ikke vil selge den:P

Intel sin er jo ca nesten kanskje på vei til butikkene veldig veldig snart, så de er nok klare, men de er jo der

IBM er jeg dog litt usikker på, er ikke sikkert de er på vei, men de har jo utretta noe

 

Noen som har hørt/lest noe om hva som foregår på AMD's 90nm produskjon?

Rent bortsett fra at de har litt problemer de og

Nei, AMD sin 90nm-produksjon går etter planen som du burde fått med deg forlengst. Se denne saken, datert for nøyaktig 2 måneder siden:

 

AMD: 90 nanometer etter planen

http://hardware.no/art.php?artikkelid=3938

 

AMD samarbeider som kjent tett med IBM mhp. implementering av nye produksjonsprosesser og transistorteknologi. IBM er ledende på akkurat 90nm nå, som du kunne lese om i dag:

 

Lavere effekttap for IBM på 90 nm

http://www.hardware.no/art.php?artikkelid=5101

 

Endret 24. januar 2004 av snorreh

[Cell_v14]

Oi, no vet jeg det hvertfall

[Martin Lie]

Høh? Det stemmer ikke, hvis du har et rundt område og mange mindre 'biter' som har samme areal men som er enten runde eller firkantede. Det sier seg selv at du ville fått plass til flere runde enn firkantede på dette området og mindre bortkastet plass, bare prøv selv hvis du ikke tror meg

 

Se også her:

http://mathworld.wolfram.com/CirclePacking.html

http://mathworld.wolfram.com/CubicClosePacking.html

 

Oppdatering: Her er et eksempel med mynter:

http://www.maa.org/mathland/mathland_11_25.html

Fra første linken din: "A circle packing is an arrangement of circles inside a given boundary such that no two overlap and some (or all) of them are mutually tangent."

 

Artiklene dine tar altså utgangspunkt i at "bitene" er runde. Jeg ser ikke helt at påstanden din om at mindre sirkler inni en større sirkel er mer effektivt (med tanke på plass) enn mindre firkanter (hver med samme areal som de små sirkelene) inni den samme store sirkelen. Har du noen linker som underbygger dette? For den "åpenbare logikken" er vi tydeligvis uenig om...

[snorreh]

Høh?  Det stemmer ikke, hvis du har et rundt område og mange mindre 'biter' som har samme areal men som er enten runde eller firkantede.  Det sier seg selv at du ville fått plass til flere runde enn firkantede på dette området og mindre bortkastet plass, bare prøv selv hvis du ikke tror meg

 

Se også her:

http://mathworld.wolfram.com/CirclePacking.html

http://mathworld.wolfram.com/CubicClosePacking.html

 

Oppdatering: Her er et eksempel med mynter:

http://www.maa.org/mathland/mathland_11_25.html

Fra første linken din: "A circle packing is an arrangement of circles inside a given boundary such that no two overlap and some (or all) of them are mutually tangent."

 

Artiklene dine tar altså utgangspunkt i at "bitene" er runde. Jeg ser ikke helt at påstanden din om at mindre sirkler inni en større sirkel er mer effektivt (med tanke på plass) enn mindre firkanter (hver med samme areal som de små sirkelene) inni den samme store sirkelen. Har du noen linker som underbygger dette? For den "åpenbare logikken" er vi tydeligvis uenig om...

Pakking er en stor utfordring innen matematikken, men det sier seg vel selv (?) at man får flere mindre runde objekter inni et større rundt objekt enn mindre kvadratiske objekter (med samme areal) ?

 

Se her f.eks:

http://users.frii.com/davejen/packing.html

Endret 24. januar 2004 av snorreh

[Merlin]

Spennende lesing det her ja , håper en etterfølger kommer

[Vaio]

Fanken, Jeg som sitter hjemme og prøve å lage en tre processor med hammer og høvler...

 

Det blir da en PC-0 med 0.001Hz speed, med HT technology (Håndverk Tech)

[Knick Knack]

En benytter firkantede dies fordi 1) det er enklest å sage dem ut og 2) fordi de utnytter plassen godt. Dvs. bedre enn sirkler, men dårligere enn trekanter og sekskanter.

 

Sekskanter hadde vært ideelt fra et chip design synspunkt, da det ville gitt bedre klokke sync enn en firkant, men det hadde blitt vanskelig å sage de ut med en sirkelsag. Det hadde også bydd på problemer å få til en god floorplan på chipen, siden alle enheter (cache celler ol.) er firkantede for å få best mulig pakking på chipen.

Endret 24. januar 2004 av Knick Knack

[snorreh]

En benytter firkantede dies fordi 1) det er enklest å sege dem ut 2) de utnytter plassen godt. dvs. bedre enn sirkler, men dårligere enn trekanter og sekskanter.

Det har vel mer med at det er lettere å sage dem ut enn at de utnytter plassen bedre, for langs kanten av waferen vil det med kvadratiske prosessorkjerner bli mange som går til spille...?

 

Endret 24. januar 2004 av snorreh

[Eplekakespising]

Til alle dere som kommer med forslag til hvordan prosessor lagerne skal gjøre det:

Tror ikke dere at de vet best selv hvordan dette gjøres?

[Revox]

Tror mer på at de bruker det fordi det er enklest.

 

Er lettere å tettpakke sirkler enn firkanter men de er et (der jevelen bur) å skille fra hverandre etterpå.

 

Men nå er det for sent uansett. De gidder nok ikke å bygge en ny fabrikk pga det

 

 

Og jeg tror at hvorfor det ble brukt mye AMD i teksten kan være som nevnt tidligere at HW.NO folka var der selv men også fordi Intel kjeppjager alt som har noe som minner om en linse på seg.

Endret 24. januar 2004 av ReVoX

[jh_]

dette var sinnsykt bra! Dette har jeg lurt endel på, uten å gjøre forsøk på å finne det ut.. Kjempebra artikkel!!

[Goldfish]

Ville bare takke for en flott artikkel. Det hadde vært interessant med en artikkel om hvordan prosessoren fungerer i praksis, selv om dette lett ville blitt veldig teknisk.

[Knick Knack]

En benytter firkantede dies fordi 1) det er enklest å sege dem ut 2) de utnytter plassen godt. dvs. bedre enn sirkler, men dårligere enn trekanter og sekskanter.

Det har vel mer med at det er lettere å sage dem ut enn at de utnytter plassen bedre, for langs kanten av waferen vil det med kvadratiske prosessorkjerner bli mange som går til spille...?

Det går en del til spille rundt kanten, men sammenlignet med sirkler så går det "ikke noe" til spill mellom hver die. Trekanter og sekskanter ville gitt bedre areal effektivitet enn firkanter fordi det ikke går bort så mye langs kanten, men sekskanter ville altså gitt vanskelig utsaging og floorplan og trekanter ville gitt dårlig klokkesync og floorplan.

 

For kvadratiske (eller tilnærmet kvadratiske) dies kan en regne ut antallet på en wafer ut fra følgende formel:

 

Dies per wafer =

(Pi x (Wafer diameter/2)^2)/die area ________(I)

- (Pi x Wafer diameter)/SQRT(2 x Die Area) ____(II)

 

 

Der (I) er antall dies en får plass til på waferen og (II) er de som stikker litt utenfor kanten. Formelen er omtrentlig.

 

Som en ser så gir dette 130 Athlon64 på en 20cm wafer og 580 P4E på en 30cm wafer.

 

I tillegg har en:

 

Die yield = Wafer yield x (1+ (Defects per unit area x Die area)/a)^-a

 

Wafer yield er andelen wafere som ikke er totalt ødelagt (nesten 100% for de som går til produksjon)

 

Defects per unit area lå på ca 0.4 til 0.8 per cm2 i 2001. a (eg. alfa) lå på ca 4.0 og er et inverst mål på kompleksiteten i prosessen som benyttes, altså inverst med antall masker som benyttes.

 

Edit: en del trykkleif ja

Endret 24. januar 2004 av Knick Knack

[Martin Lie]

Det har vel mer med at det er lettere å sage dem ut enn at de utnytter plassen bedre, for langs kanten av waferen vil det med kvadratiske prosessorkjerner bli mange som går til spille...?

Langs kanten ja. Men med sirkler går det plass til spille over hele waferen (innimellom samtlige sirkler).

 

Her er forresten noen små tanker til artikkelen, hentet etter beste fra hukommelsen min:

 

Silisium: Heter på engelsk "Silicon", og derav navnet "Silicon Valley".

 

Antall "lag" på en prosessor: Jo flere lag som skal legges på, renses og inspiseres, jo mer komplisert og dermed dyrere blir en prosessor. Men det kan selvsagt ha tekniske fordeler å ha flere lag, f.eks. gikk AMD fra 8- til 9-lags arkitektur ved overgangen fra Thoroughbred A- til Thoroughbred B-kjernen.

 

Wafere: Produksjonsutstyret for kjerner er bygget for spesifikke wafer-størrelser. F.eks. har AMD de siste årene produsert kjerner fra 200mm-wafere i Fab30, mens Fab36 vel vil ha utstyr som trenger 300mm-wafere. Overgangen har sammenheng at det er billigere å produsere kjerner fra større wafere, som nevnt i artikkelen. Intel har vel produsert fra 300mm-wafere en stund, tror jeg!?

 

Yield: Den prosentvise andelen av vellykkede prosessor-kjerner som kommer fra en wafer kalles "yield" (norsk: utbytte, resultat), og at det er viktig å ha høy yield. hvis det produseres 9 vellykkede kjerner for hver defekte (90% yield), så sier det seg selv at de kan selges billigere enn om man bare får 3 vellykkede for hver defekte (75% yield). Ved overgangen til nye prosess-teknologier (f.eks. ved skifte fra 130nm til 90nm), så er typisk yielden ganske lav i starten. Lav yield egner seg ikke til masseproduksjon (blir for dyrt), så i den første tiden ser man bare et fåtall "engineering samples" (ES) mens man prøver å forbedre produksjonsteknikken. Dette er også en naturlig grunn til at man etterhvert som tiden går vil kunne prise den samme prosessoren lavere og lavere.