Відмінності між версіями «Особливості виробництва процесорів. СПК»

Версія за 21:37, 27 грудня 2013

Виготовлення процесорів

Виробництво процесорів

Виробництво процесорів - дуже складна технологічна задача, вирішення якої відбувається в декілька етапів.

Кремній є основним хімічним елементом,необхідним для створення сучасних процесорів. На початковій стадії виробництва необпалений полікристалічний кремній нагрівається до 1420 ° C. Після калібрування монокристала і його дослідження рентгеноскопічними і хімічними методами, він поміщається в спеціальний апарат для різання кремнію на пластини (підкладки). Наприкінці даного процесу з монокристалу виходить безліч пластин однакового діаметра і товщини. Для вирівнювання пластин застосовуються шліфувальні та полірувальні машини.

Для створення ділянок інтегральної мікросхеми застосовується метод фотолітографії. На поверхню дисків (підкладок) наноситься світлочутливий хімічний реактив. При впливі ультрафіолетового випромінювання він застигає. Ультрафіолет потрапляє на реактив через заздалегідь підготовлені маски. В кінці цього складного процесу на кремнієвій підкладці розташовується до 1000 мікрочіпів (ядер) і близько 4 мільярдів компонентів мікросхем. На кінцевому етапі виробництва готові ядра з'єднують з процесорної установкою.

Енергоспоживання процесорів

З технологією виготовлення процесора тісно пов'язано і його енергоспоживання .

Перші процесори архітектури x86 споживали мізерну (за сучасними мірками) кількість енергії , що становить частки вата . Збільшення кількості транзисторів і підвищення тактової частоти процесорів привело до істотного зростання даного параметра. Найбільш продуктивні моделі споживають до 130 і більше ват. Фактор енергоспоживання , несуттєвий на перших порах , зараз чинить серйозний вплив на еволюцію процесорів:

1.Вдосконалення технології виробництва для зменшення споживання , пошук нових матеріалів для зниження струмів витоку , зниження напруги живлення ядра процесора;

2.Поява сокетів (роз'ємів для процесорів) з великим числом контактів (більше 1000 ), більшість яких призначено для живлення процесора. Так у процесорів для популярного сокета LGA775 число контактів основного живлення становить 464 штуки (близько 60 % від загальної кількості) ;

3.Зміна компонування процесорів. Кристал процесора перемістився з внутрішньої на зовнішню сторону , для кращого відведення тепла до радіатора системи охолодження;

4.Інтеграція в кристал температурних датчиків і системи захисту від перегріву , знижує частоту процесора або взагалі зупиняє його при неприпустиме збільшення температури;

5.Поява в новітніх процесорах інтелектуальних систем , динамічно змінюють напруга живлення , частоту окремих блоків і ядер процесора , і вимикаючих невикористовувані блоки і ядра;

6.Поява енергозберігаючих режимів для «засипання » процесора , при низькому навантаженні .

Робоча температура процесора

Ще один параметр ЦП - максимально допустима температура поверхні процесора , при якій можлива нормальна робота (від 54.8 до 100 С). Температура процесора залежить від його завантаженості і від якості тепловідведення. У холостому режимі і при нормальному охолодженні температура процесора знаходиться в межах 25 -40С , при високій завантаженості вона може досягати 60-65 С. При температурі, що перевищує максимально допустиму виробником , немає гарантії , що процесор буде функціонувати нормально . У таких випадках можливі помилки в роботі програм або зависання комп'ютера .