Компьютеры и периферия от UNI

Уважаемые покупатели, с 09.07 по 22.07 мы уходим на летние каникулы.
Просьба это учитывать при формировании заказов и оплате счетов.

Компьютеры любых конфигураций для физических и юридических лиц.

Для удобства поиска товара скачайте прайс-лист.

IT-аутсорсингПрайс-листЖелезоО нас
Intel BBUL: корпус будущего

FCPGA vs BBULПрактически любая дискуссия, в центре внимания которой оказывается современный микропроцессор, носит, по сути дела, достаточно односторонний характер. С точки зрения пользователя интересны архитектура чипа, размер кэша или очередное расширение набора инструкций, тактовые частоты ядра и FSB и, конечно, результирующая производительность микросхемы. Конструктив чипа может быть упомянут только в случае невозможности установки процессора на материнскую плату предыдущего поколения — и кто в этом случае удержится от парочки крепких выражений в адрес производителя? Между тем важность и сложность разработки и изготовления процессорного корпуса (воспользуемся этим, возможно, не самым точным названием) на самом деле трудно переоценить.

Для того чтобы наши рассуждения прибрели предметный характер, взглянем на достаточно типичный современный процессор — AMD Duron 1 ГГц. В общем и целом, все достаточно просто: в центре расположено кремниевое ядро, причем видим мы его «снизу» — на самом деле это «дно» чипа. Его перевернутое расположение соответствует flip-chip-идеологии и обеспечивает облегченный отвод избыточного тепла от кристалла. Обратная, прилегающая к корпусу процессора, сторона ядра, помимо всего прочего, обеспечивает интерфейсную функцию, осуществляя соединение схемы чипа с достаточно сложной контактной разводкой на корпусной пластине, на нижней стороне которой расположены внешние выводы. Нужно учитывать, что если их количество измеряется сотнями, то само ядро имеет около трех тысяч внешних подключений. Корпусная разводка обеспечивает внешние коммутационные функции — практически так же, как это делают дополнительные перемычки на платах обычной дискретной электроники, в случаях, когда полностью реализовать схему печатными проводниками не удается либо требует чрезмерного усложнения разводки. Сложность процессоров постоянно растет, а новые технологические нормы способствуют уменьшению размеров ядра. Pentium 4, например, требует уже 5000 внешних подключений, а Intel Itanium — около 7500! Логично предположить, что реализовывать на практике такую коммутацию становится все сложнее и сложнее.

Еще один момент: нагрев ядра и корпуса процессора в рабочем режиме идет по-разному, да и температурные коэффициенты деформации у разных материалов отличаются. Одним из главных стабилизирующих факторов здесь является специальный материал, обрамляющий кристалл, заметно отличающийся по цвету и хорошо заметный при детальном рассмотрении того же Duron на боковых гранях ядра. Заодно учтем, что эта прослойка может стать помехой для качественной реализаций многочисленной контактной группы.

Двигаемся дальше. Сам корпус процессора может быть изготовлен из различных материалов. Intel приобщилась к органике еще со времен P54C (оригинальный Pentium поздних версий), а AMD до недавних пор использовала керамику. В любом случае конструкция представляет собой многослойный «бутерброд» — здесь опять напрашивается аналогия с обычной печатной платой: разводка с двух сторон соединена сквозными отверстиями, заполненными проводящим материалом. Количество таких соединений у современных процессоров достигает четырехзначных значений, и в течение ближайших лет ожидается его дальнейший рост в 3—5 раз.

Таким образом, процесс разработки надежного процессорного конструктива все более усложняется. Количество соединений растет, а геометрические размеры кристаллов сокращаются, что заставляет расценивать используемые в настоящий момент решения как ограничивающие факторы. На текущий момент они вполне преодолимы, но для перспективных разработок технологию упаковки микропроцессоров потребуется полностью пересмотреть. То, как будут выглядеть чипы, использующие анонсированные Intel терагерцевые технологии (1500 ГГц у структур толщиной в 3 атома), нам не угадать, но заглянуть на 5—7 лет вперед уже можно. Intel представила BBUL-конструктив (Bumpless Build-Up Layer), позволяющий упаковывать процессорные кристаллы, содержащие до миллиарда транзисторов и работающие на частоте порядка 20 ГГц. Цифры поражают, но цели Intel именно таковы. Для того чтобы оценить сложность обсуждаемых вопросов: команда подразделения, занимающегося ими (Assembly Technology Development), в Intel насчитывает 900 (!) человек.

Intel BBULЧто же предлагает BBUL-технология? Во-первых, это отказ от установки на кристалл дополнительных контактных элементов (отсюда и «bumpless» в названии). У современных процессоров именно эти контакты обеспечивают соединение ядра и корпусной пластины. Вместо этого предлагается встраивать кремниевый кристалл непосредственно в корпус чипа — в результате чего описанная выше многослойная структура упрощается за счет исключения наружного слоя и зоны сквозных соединительных отверстий (с тысячекратно повторяемой процедуры их лазерного «насверливания» сегодня и начинается процесс изготовления процессорного корпуса). Корпус наращивается вокруг ядра (build-up) и содержит внутри необходимые медные соединения между схемой процессора и внешними контактами. Ядро больше не выступает над корпусной пластиной, что значительно снижает риск его повреждения при установке кулера. Однако это далеко не самое важное преимущество BBUL-корпуса. Новая технология должна обеспечить комплексное решение множества как рассмотренных, так и не упомянутых здесь проблем.

Intel пока только приступает к изучению возможности практического использования BBUL-конструктива и не предполагает его массового внедрения на протяжении 5—6 лет. Для этого потребуются серьезнейшие модификации производственного процесса и создание новой инфраструктуры, однако итоговые преимущества нового корпуса очевидны:

  • уменьшение веса и толщины (прототипы современных процессоров в BBUL-исполнении имеют толщину кредитной карточки);
  • повышение производительности и снижение энергопотребления. Новый конструктив позволяет работать на повышенных тактовых частотах за счет укороченной длины внутрикорпусных соединительных проводников, имеющих меньшую паразитную индуктивность. Этот же фактор с точки зрения схемотехники соответствует размещению фильтрующих конденсаторов в максимальной близости от ядра и положительному влиянию на уровень помех, что позволяет продолжить снижение напряжения питания — а значит, и потребляемой мощности;
  • высокая плотность межсоединений и оптмизированная маршрутизация распространения сигналов;
  • возможность размещения в одном корпусе нескольких кристаллов — как нескольких процессорных ядер, так и высокоинтегрированных наборов системной логики, объединяемых высокоскоростными шинами.

Иными словами, BBUL становится очередным прорывом — комплексный подход к решению многочисленных и взаимосвязанных проблем корпусной упаковки микросхем сверхвысокой степени интеграции сам по себе потребовал значительных усилий конструкторов и технологов. Дополнительно потребуются и время, и финансовые затраты, прежде чем BBUL-корпуса завоюют массовый рынок, однако одно ясно уже сейчас — сложность разработки центральных процессоров полностью соответствует их растущим возможностям. Мелочей в этой сфере попросту нет.


Олег Щербина.

По материалам Intel.

Наши координаты
UniBrothers uni@uni.by
ул. Сурганова, 27, оф. 5 (карта)

Работаем в будни с 10:00 до 19:00.

Суббота, воскресенье — выходные.

Skype: www.uni.by

Viber: +375 25 663-45-54

Телефоны

Городские

Velcom

МТС

Life :)

Прайс-лист
Прайс-лист 20.07.18 17:53
ZIP (1463КБ)

Поделиться
Услуги
IT-аутсорсинг
IT-аудит
Партнеры

Актуальные компьютерные системы
Графические станции, серверы, модернизация ноутбуков, заправка картриджей.

  Copyright © 2002-2018, UniBrothers.