Zdrowie, woda i 64 bity

Nowe technologie mają ułatwić zmniejszanie mikroprocesorów oraz uczynić ich produkcję mniej szkodliwą dla środowiska.

Nowe technologie mają ułatwić zmniejszanie mikroprocesorów oraz uczynić ich produkcję mniej szkodliwą dla środowiska.

Naukowcy z laboratoriów Rochester Institute of Technology uważają, że zwykła woda pozwoli na szybsze i tańsze niż dotąd oczekiwano rozpoczęcie produkcji nowej generacji układów scalonych o wymiarach elementów 45-65 nanometrów, przy wykorzystaniu tzw. litografii immersyjnej. Z kolei Intel i National Semiconductor poważnie potraktowały ostrzeżenia ekologów i zapowiadają stopniową eliminację ołowiu z procesów produkcji układów półprzewodnikowych. Raport opublikowany przez In-Stat/MDR przynosi tymczasem miłe wieści dla użytkowników komputerów, którzy zastanawiają się nad migracją do platform 64-bitowych. Intel zapewnia o prawie 100-proc. zgodności zestawów instrukcji AMD64 i Intel EM64T.

Woda na przyspieszenie

Naukowcy z Rochester Institute of Technology (RIT) opracowują technologię, która pozwoli wytwarzać o wymiarach ścieżek 45 nanometrów za pomocą nieznacznie tylko zmodyfikowanych istniejących linii produkcyjnych. Pomysł polega na tym, by układy naświetlać światłem skupionym w wyniku przejścia przez ciecz (metoda immersyjna). Cieczą najlepiej spełniającą wymagania okazała się... woda. Bruce Smith, profesor z RIT, twierdzi, że własności optyczne i chemiczne wody idealnie wpasowują się w potrzeby przemysłu półprzewodnikowego. Twierdzi też, że woda jest idealnym płynem - z jednej strony nie wywołuje szkodliwych reakcji chemicznych, z drugiej, ma szczytowe własności refrakcyjne (załamanie światła) przy długościach fal promieniowania obecnie stosowanych podczas naświetlania mikroukładów.

W najnowszych fabrykach wytwarzających układy scalone w technologii 90 nanometrów są stosowane systemy litograficzne wykorzystujące promieniowanie o długości fali 193 nm. Podobnie jak w przypadku poprzednich zmian technologii, panowało dotąd przekonanie, że kolejna generacja zminiaturyzowanych mikroukładów znów będzie wymagać skrócenia długości fali światła i ogromnych inwestycji w zupełnie nowe narzędzia i linie produkcyjne kosztujące kilka miliardów dolarów. Litografia immersyjna może to zmienić.

Techniki immersyjne są w optyce wykorzystywane już od ponad 100 lat, głównie w mikroskopowych badaniach biologicznych.

Jako ciecz immersyjna stosowane są najczęściej oleje, które umożliwiają wzrost powiększenia obrazów próbek. W przypadku systemów litograficznych cel jest odwrotny - maksymalne zmniejszenie (skupienie) wzorca struktury mikroprocesorów w procesie naświetlania.

Niestety, na razie nie jest jeszcze pewne, czy tego typu systemy znajdą praktyczne zastosowania w fabrykach układów scalonych. Do rozwiązania pozostają bowiem problemy związane z zapewnieniem odpowiedniego poziomu czystości wody oraz mechanizmów generacji stabilnego strumienia w warunkach produkcyjnych.

Mimo tych i innych wyzwań Intel i IBM zamierzają jednak rozpocząć eksperymenty z litografią immersyjną już na początku 2005 r. Niezbędne do tego systemy i narzędzia opracowują już dla nich m.in. Nikon Precision, Canon oraz ASML Lithography Holding.

Najpierw benzyna, teraz procesory

Intel i National Semiconductor niezależnie ogłosiły plany redukcji wykorzystania ołowiu w procesach wytwarzania układów scalonych. Intel zapowiada wprowadzenie do produkcji w II i III kwartale tego roku nowych serii "bezołowiowych" mikroprocesorów (w ub.r. firma ta rozpoczęła dostawy takich pamięci Flash).

W nowych układach zredukowano wykorzystanie tego szkodliwego pierwiastka aż o 95%. Natomiast przedstawiciele National Semiconductor obiecują, że wszystkie produkty tej firmy nie będą zawierać ołowiu już pod koniec tego roku - obecnie ilość ołowiu została ograniczona o ok. 90%.

Skąd ołów w procesorach?

Stop składający się z mieszaniny cyny i ołowiu był stosowany do tworzenia połączeń elektrycznych już od ok. 100 lat i trafił także do półprzewodników. Jego parametry elektryczne, właściwości fizyczne, dostępność i niska cena składowych elementów powodowały, że był trudny do zastąpienia, pomimo faktu, że ołów jest uznawany za substancję silnie toksyczną.

Po okresie eksperymentów, zarówno Intel, jak i National Semiconductor zdecydowały się na masowe zastosowanie nowej mieszaniny lutowniczej składającej się ze srebra, miedzi i cyny. W procesorach Intela wciąż jednak będzie stosowana minimalna ilość stopu zawierającego ołów - do łączenia krzemowego rdzenia z podstawką mikroprocesora. Jak twierdzą przedstawiciele firmy, inne materiały wciąż jeszcze nie spełniają wymagań cenowych masowej produkcji.

Intel w zgodzie z AMD

Jak wynika z ww. raportu In-Stat/MDR, 64-bitowe rozszerzenia architektury procesorów AMD i Intela są praktycznie identyczne. Oznacza to, że istniejące już oraz przygotowywane aplikacje dla platformy AMD64 powinny bez większych problemów funkcjonować również w systemach wykorzystujących nowe 64-bitowe procesory Intela. In-Stat/MDR zidentyfikowała co prawda pewne różnice w zestawie instrukcji, ale zdaniem jej analityków mogą one być łatwo skorygowane przy wykorzystaniu programowych poprawek.

Kolejna wersja architektury AMD64 będzie zawierać dwa nowe rozkazy, których nie zawiera EM64T (Intel Extended Memory 64 Technology). Instrukcje te mają m.in. na celu zwiększenie wydajności pracy w trybie wielozadaniowym i szybkości przełączania zadań między różnymi, działającymi jednocześnie programami. Wprowadzają one mechanizm grupowego zapisu/odczytu danych podczas przełączania pracy między aplikacjami, co w pewnym stopniu (choć w sumie niewielkim) powinno poprawić wydajność.

Formalnie Intel i AMD nie udostępniają na zewnątrz informacji o swoich planach. Współpraca technologiczna w celu zachowania zgodności architektury leży jednak w interesie obu firm. AMD i Intel okresowo wymieniają się patentami, co trwa już prawie od 30 lat (ich współpraca zaczęła się w 1976 r.).

Warto zauważyć, że w przypadku architektury 64-bitowej x86, AMD zdecydował się na jej rozwijanie znacznie wcześniej niż Intel, a Microsoft od dawna podkreślał, że nie jest zainteresowany tworzeniem i utrzymywaniem kilku różnych 64-bitowych wersji Windows. Oficjalne poparcie Microsoftu dodało AMD64 wiarygodności. W efekcie, to pracownicy Intela musieli przebrnąć przez stosy dokumentacji na temat AMD64, a nie, jak to miało zwykle miejsce - odwrotnie. Główny kierunek rozwoju architektury x86 był zawsze kontrolowany i wyznaczany przez Intela. Tym razem stało się jednak inaczej.

Procesory do biura i na wycieczkę

Intel zaprezentował dwa nowe modele procesorów Itanium 2 oraz cztery nowe, niskonapięciowe wersje układów Pentium M i Celeron M. Dwa nowe Itanium 2 1,4 i 1,6 GHz są przystosowane do pracy w systemach dwuprocesorowych i wyposażone w 3 MB pamięci podręcznej, a więc dwa razy więcej niż dotychczas dostępne wersje.

Natomiast nowe, energooszczędne układy dla komputerów i urządzeń przenośnych to Pentium M 1,3 GHz LV (Low Voltage), Pentium M 1,1 GHz ULV (Ultra Low Voltage), Celeron M 900 MHz ULV i Celeron M 1,4 GHz. Procesory LV mają pobór mocy wynoszący 12 W, a modele ULV zaledwie 7 W.


TOP 200