28

Jan

2007

Penryn Intel et le 45nm: le transistor réinventé

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Écrit par sirius   
IntelIntel a sorti du placard la machine à voyager dans le temps du doc. On attendait pas la gravure en 45 nanométres aussi rapidement qu'au second semestre 2007! Le futur est donc arrivé en avance, et pour toujours plus de performances.
Le projet, nom de code Penryn, va bientôt voir le jour, et pour cela la gravure en 45nm va donc être employée. Les raisons du changement : le rendement, l’amélioration du TDP, et préparer la voie vers les processeurs multicores.
Force est de constater que la finesse de gravure n’a de cesse que de baisser. Mais tout n’est pas si simple, car les contraintes se multiplient de plus en plus. Le département Recherche et Développement d’Intel a donc usé d’un stratagème plutôt inattendu.

En effet si nos bons vieux transistors sont de plus en plus petits, ils posent un problème majeur, l’activation de la porte de ceux-ci.

Les transitors High-K
Par le passé, tout en conservant l’architecture des transistors de base, Intel avait rajouté une couche de basse résistance sur le top des dits transistors. Cela permettait d’éviter des fuites de courant vers les couches inférieures lors de l’extinction du transistor, tout en conservant un courant aussi haut que possible pour le flux entre la source et le drain lors de son allumage.

Transistor High-K Les Gates sont donc isolées de la source et du drain par un isolant constitué lui de Dioxyde de Silicone (SiO2). Cet isolant est là pour éviter les déperditions de charge qui pourraient influer sur le flux, entre la source et le drain.
Le problème c’est que cet isolant est devenu si mince (niveau atomique), qu’il ne joue plus correctement son rôle en particulier lors de l’ouverture et de la fermeture de la porte du transistor.
L'inconvénient est une augmentation thermique importante, ainsi qu’une surconsommation excessive (souvenez vous du prescott). Il fallait donc trouver une alternative, c’est là que l’hafnium intervient, autrement dit les transistors "High-K" sont nés.

Cela faisait bien longtemps que l’on n’avait pas vu une telle avancée technologique dans la conception de transistors, Gordon Moore déclare d'ailleurs: "c'est la plus grande avancée depuis 1960 avec l'introduction des transistors MOS" et après 15 années d’utilisation du Dioxyde de Silicone pour ses portes diélectrique de transistors (Gate Dielectric), Intel à décidé d’utiliser d’autres matériaux.
Dorénavant c’est le High-K (Hf) qui finalement prend lieu et place de l’isolant en question. Seulement il aura fallu au R&D Intel développer un nouvel alliage pour l’électrode (Gate Electrode), car l’Hafnium est incompatible avec les électrodes de porte en poly silicone. Les gates sont maintenant réalisés avec un alliage mettalique.

highk2.jpg Tout ceci permet à Intel d’obtenir des améliorations de performances spectaculaires sur plusieurs points. La fuite source/drain étant 5 fois moindre, les performances du transistor se retrouvent augmentée de 20%, l’efficacité énergétique se voit également améliorée sur chaques transistors.
La réduction de taille des transistors permet également une consommation moindre, car la consommation d’energie necessaire à l’ouverture et à la fermeture d’une porte (gate pour rappel) de type High-K consomme 30% de moins.

Voila donc le processus de fabrication complètement revisité, qui dit nouveau processus dit prise de risque mais Intel avance pas à pas et profite de ce changement non pas pour complètement modifier l’architecture processeur, mais pour lui ajouter de nouvelles fonctionnalités.

Penryn un processeur comblé
Le Die du Penryn50 nouvelles instructions SSE4 viennent donc épauler les applications multimédias et hautes performances.
Un nouveau système de gestion de puissance (power management), fréquence d’horloges encore plus hautes et des tailles de caches plus importantes. Le Penryn aura jusqu’à 6Mo de cache L2 alors que les Penryn Quad-core seront pourvu de 12Mo de cache L2, 50% de plus que les Conroe et Kentsfield actuels.
En ce qui concerne le nombre de transistors c’est une augmentation de 40% par rapport aux cores 65nm actuels, à raison de 410 Millions pour le Penryn dual-core et de 820 Millions pour les versions Quad-core.

Au niveau des dissipations Intel annonce 65W pour les dual-core, 130W pour les quad-core, 35W pour les portables et 80W pour les serveurs et l’agencement des core sera la même que celle du Kentsfield, une paire de die pour un CPU.

Le Penryn est espéré cet automne, deux des usines 45nm Intel sont prête à démarrer leurs productions au cours de la deuxième moitié de cette année. Cinq premiers échantillons ont déjà effectué des boots sur Windows Vista, Mac OS X, Windows XP et Linux.

Finalement la loi Moore se porte bien….
Article adapté de la source


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