L’anno di Prescott

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Intel ha annunciato la disponibilità dei nuovi processori Pentium 4
costruiti con transistor a 90 nanometri, ma anche due versioni
aggiornate dei modelli Extreme Edition e Northwood

Per i Pentium 4 è finalmente arrivato il momento del passaggio alla terza generazione dal punto di vista del processo produttivo, quella che prevede la realizzazione di transistor con dimensioni di 90 nanometri. I processori Pentium 4 erano stati presentati la prima volta a ottobre 2000 ed erano realizzati con un processo a 0,18 micron (il nome in codice di queste Cpu era Willamette). La fase di maturità è arrivata però con le versioni successive prodotte a 0,13 micron (130 nanometri) con il core chiamato Northwood. I Prescott, questo è il nome in codice dei nuovi Pentium 4 prodotti con processo a 0,09 micron (che equivalgono a 90 nanometri), non si distinguono però dalle precedenti versioni solo per il processo produttivo, ma proseguono nell’evoluzione dell’architettura NetBurst. Intel ha introdotto, infatti, anche sensibili modifiche architetturali come per esempio la quantità di cache, che è raddoppiata, e il microcodice. Diamo uno sguardo in dettaglio a che cosa è cambiato rispetto alla precedente versione di Pentium 4. Come è fatto Molte delle innovazioni di Prescott sono state rese possibili grazie all’adozione del processo produttivo a 90 nanometri. La superficie del die è di 112 mm2 con 125 milioni di transistor, costruiti sfruttando nuovi processi di drogaggio del silicio. Per fare un confronto, la precedente generazione di Pentium 4, quella Northwood, poteva contare su 55 milioni di transistor su un die di 146 mm2. Il primo vantaggio di questo nuovo processo produttivo consiste nella capacità di realizzare volumi maggiori di chip, rispetto alla tecnologia a 0,13 micron, a parità di dimensioni dei wafer. Le fabbriche operative per ora sono due, una a Portland in Oregon e una in New Mexico a Rio Rancho, ma è in previsione una terza fabbrica in Irlanda. La capacità di produrre volumi elevati in tempi relativamente brevi è stata migliorata rispetto alle fabbriche con processo a 0,13 micron, grazie anche all’implementazione del sistema ‘copy exactly’, che prevede la precisa duplicazione delle fabbriche. Una delle nuove tecnologie utilizzate è quella chiamata strained silicon che implica un drogaggio particolare del silicio presente fra il canale (largo circa 50 nanometri) tra source e drain dei transistor . La tecnologia strained silicon in pratica produce un ‘allargamento’ delle maglie della struttura del silicio grazie all’impiego di Germanio, in modo da ottenere una minor resistenza al passaggio del flusso di elettroni. L’adozione della strained silicon costa a Intel circa il 2% in più, a fronte di prestazioni migliori nella mobilità degli elettroni quantificabile nel 18-20% . In pratica con questo sistema si riesce a ottenere la stessa corrente necessaria al funzionamento lavorando però con una tensione più bassa. Intel non è la prima azienda a utilizzare la tecnologia strained silicon, ma è la prima a usarla con tecnologia a 90 nanometri e su wafer da 300 mm di diametro. I transistor sono diversi dai precedenti non solo dal punto di vista del processo produttivo, ma anche a livello delle interconnessioni. Un processore è solitamente composto da molti strati, circa 25-28, ma i più importanti sono i primi sei all’interno dei quali si definisce la struttura dei transistor. Gli altri strati sono quelli per le interconnessioni, che in Prescott sono aumentati da sei a sette. Sono cambiati anche i materiali usati per le interconnessioni in rame, passando dall’impiego di fluoruro di silicio a quello dell’ossido di carbonio. Novità anche per il materiale usato per i contatti, prima implementato con un drogaggio del silicio fatto con del cobalto, mentre in Prescott si utilizza il nichel. Anche il processo litografico è stato affinato, passando da un sistema a 248 nm a uno a 193 nm, avvicinandosi gradatamente ai processi chiamati extreme ultraviolet per ottenere dettagli sempre più piccoli.

L’articolo prosegue sul numero 213 di Pc Magazine

Autore: ITespresso
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