Transistor, è ora dei 45 nm

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1 istockphoto Transistor, è ora dei 45 nm Penryn, il futuro prossimo dei processori Intel, integrerà transitor realizzati con un processo produttivo a 45 nm e nuova metallizzazione. A cura di Davide Piumetti Negli ultimi anni l evoluzione dei processori Intel ha seguito una strada ben definita, caratterizzata dall introduzione di una nuova architettura con cadenza ogni due anni. A ogni generazione successiva, grazie al miglioramento nelle tecnologie di produzione, i progettisti cercano di migliorare le caratteristiche dei processori precedenti aumentandone la potenza elaborativa e implementando nuove capacità. L aumento delle prestazioni tra due differenti generazioni architetturali è dovuto in particolar modo al miglioramento della tecnologia produttiva, in grado di costruire transistor sempre più piccoli e più veloci. A ogni passaggio generazionale Intel è riuscita a rispettare una delle più famose leggi in ambito elettronico, quella che Gordon Moore predisse nel Più di quarant anni fa Moore pronosticò un raddoppio del numero di transistor che costituiscono un processore ogni 18/24 mesi; e questo, dati alla mano, è esattamente quanto successo negli ultimi decenni. La produzione di un processore costituito da un numero doppio di transistor rispetto al precedente pone però seri problemi tecnici nella 68

2 Le moderne Cpu sono composte da milioni di transistor, con una crescita esponenziale del loro numero al passare degli anni. Ad esempio, restando nell ultima decade, il processore Pentium III del 1999 (a sinistra nelle foto) integra appena 9,5 milioni di transistor, mentre il primo Pentium 4, datato 2000, arrivava a 42 milioni (al centro). L odierno prodotto di punta di Intel, il QX6800 Core 2 Extreme, è costituito da 580 milioni di transistor, mentre il futuro quad core con die Penryn (a sinistra nelle foto) avrà 820 milioni di transistor, più o meno quanti ne sono presenti in novanta Pentium III. realizzazione pratica: l energia necessaria al suo funzionamento, così come l area occupata e il calore prodotto, raddoppieranno di conseguenza, rendendo spesso impossibile ottenere chip più evoluti senza modificarne anche il processo fisico di produzione. Solo una nuova tecnologia che utilizzi transistor più piccoli permette infatti di aumentare il numero degli stessi in un processore (e di conseguenza le prestazioni) mantenendo invariate le richieste energetiche. Ne consegue che la progettazione di una nuova microarchitettura è strettamente legata all introduzione di un nuovo processo produttivo, in grado di gestire un maggior numero di transistor. La massima espressione della tecnologia produttiva attuale è in grado di costruire transistor dalle dimensioni di circa 65 nanometri (un capello umano ha un diametro di circa nanometri), mentre il prossimo stadio evolutivo è stato fissato nei processori Intel a 45 nm. Il raggiungimento di dimensioni talmente ridotte pone però dei grossi problemi alla tecnologia attuale, che non riesce a essere utilizzata quando le dimensioni di alcune parti dei transistor sono di appena qualche centinaio di atomi. Intel ha però già la soluzione al problema, dopo più di quarant anni si appresta infatti a un cambio radicale nella tecnologia di produzione, rimasta praticamente immutata per tutto questo tempo. Evoluzione Cpu Come detto l evoluzione dell architettura dei microprocessori è strettamente legata all introduzione di un nuovo processo di produzione degli stessi, in grado di costruire transistor più piccoli e veloci che possano essere stipati in numero molto maggiore nella stessa porzione di silicio. Ingegnere Intel mostra un wafer da 300 mm con circuiti a 45 nm. Difficilmente però un azienda come Intel rischierebbe di introdurre nello stesso momento un architettura e un processo di produzione completamente nuovi; le variabili e i possibili problemi in gioco sarebbero davvero troppi. La strada intrapresa da Intel è leggermente differente, un nuovo processo produttivo viene infatti adottato solo su di una architettura già conosciuta e perfettamente funzionante e nello stesso modo una nuova architettura è implementata attraverso un processo produttivo già collaudato. Gli ultimi anni di evoluzione Intel ne sono un perfetto esempio, nel 2005 venne introdotto il processo a 65 nm con i processori Pentium D basati sull architettura NetBurst già utilizzata dai Pentium 4; l anno successivo, con la tecnologia di produzione giunta alla piena maturazione fu la volta del cambio di architettura, con l introduzione di Core. Nei prossimi mesi, secondo i piani di Intel, ci si dovrebbe quindi aspettare il passaggio alla nuova tecnologia di produzione, fissata a 45 nm. In contemporanea Intel non presenterà però una nuova architettura completa, ma un evoluzione di quella Core con i processori chiamati Penryn. Solo il prossimo anno, con la tecnologia a 45 nm perfettamente funzionante, Intel pro- 69

3 2 ANNI 2 ANNI Shrink / affinamento Presler Yonah Dempsey Nuova microarchitettura Intel Core Shrink / affinamento Penryn Nuova microarchitettura Nehalem 65 nm 45 nm Avanzamenti architetturali Core Nehalem Penryn Gesher Nehalem-c 32 nm 22 nm 45 nm 2 ANNI Shrink / affinamento Westmere Nuova microarchitettura Gesher 32 nm 90 nm Nuova architettura Nuovo processore 65 nm Evoluzione architetturale Evoluzione tecnologia costruttiva Anni Per la sua politica di update Intel ha coniato il termine tick-tock (equivalente del tic-tac italiano). Nelle roadmap della casa di Santa Clara lo stadio tick è rappresentato dalla fase di miglioramento dell architettura pre-esistente, miglioramento che passa per l ottimizzazione e la riduzione del processo produttivo. Lo stadio tock prevede invece il lancio di un architettura completamente nuova, però realizzata con il processo produttivo della fase precedente. porrà la nuova architettura, vera rivoluzione rispetto all attuale. Transistor, come funzionano I transistor utilizzati nei microprocessori moderni sono prodotti attraverso una tecnica litografica, analizzata in un box a parte. La loro forma e composizione è rimasta immutata negli ultimi quarant anni, con qualche piccolo accorgimento tecnico di minore importanza implementato negli anni ottanta e novanta. La vera evoluzione nella loro fabbricazione è stata la drastica riduzione delle dimensioni, che tridimensionalmente si dimezza ogni L evoluzione dei processi produttivi due anni circa. Un singolo transistor funziona praticamente come un interruttore a tre contatti: lascia fluire una corrente elettrica tra due di essi solo se è stato acceso attraverso il terzo contatto. Nei Nome produttivo P860 P1262 P1264 P1266 P1268 Processo litografico 130 nm 90 nm 65 nm 45 nm 32 nm Anno di introduzione Diametro wafer (mm) 200/ Fab 32, in Arizona, una delle 3 fabbriche Intel attive nella produzione a 45 nm. processori moderni si utilizza la tecnologia Cmos (Complementary Metal Oxide Semiconductor) che si basa sull utilizzo contemporaneo di due tipi distinti di transistor, chiamati Nmos (Negative Mos) e Pmos (Positive Mos). Questi ultimi si differenziano per il segnale di accensione: nel primo si ha passaggio di corrente quando la tensione sul terzo contatto supera una certa soglia, nel secondo quando la tensione è al di sotto di essa. Fisicamente sono costituiti da un 70

4 Strato a bassa resistenza Strato a bassa resistenza Source Elettrodo del Gate (polisilicio) Dielettrico del Gate (SiO2) Substrato di silicio Transistor tradizionale Drain substrato di silicio, un semiconduttore che in base alle esigenze può funzionare sia come un normale conduttore elettrico sia come un isolante. Ai lati del transistor sono poste due regioni particolari, che rappresentano i due contatti attraverso i quali fluisce la corrente, chiamati source e drain, rispettivamente la sorgente della corrente e la sua destinazione. Queste regioni sono costituite da silicio opportunamente drogato con altri elementi chimici per garantire una migliore conducibilità elettrica. Nella zona centrale, detto canale, fluisce la corrente elettrica quando il transistor viene attivato ed è il solo punto interno del transistor Source Elettrodo del Gate (Metal Gate) Dielettrico del Gate (High-K) Substrato di silicio Drain Transistor Metal Gate e High-K. che è stato leggermente modificato negli ultimi anni. Il silicio, una volta puro, viene oggi depositato su una base di un altro semiconduttore caratterizzato da un reticolo cristallino con maglie più larghe o più strette rispetto al silicio in base al tipo di transistor che si vuole ottenere, Nmos o Pmos. Con questo deposito si ottiene uno stiramento o una compressione del reticolo cristallino del silicio, che va a uniformarsi a quello sottostante garantendo una maggiore (o minore) mobilità degli elettroni e una migliore conducibilità elettrica, mantenendo però inalterate tutte le altre caratteristiche fisiche del silicio. Questa tecnica, utilizzata per la prima volta da Intel nel 2002, prende il nome di Strained Silicon. Sopra al canale di conduzione viene depositato un piccolissimo strato di diossido di silicio, con proprietà isolanti atte a impedire che la tensione applicata al contatto superiore (chiamato gate) generi una corrente che possa impedire il corretto funzionamento del transistor. Sopra a esso si trova l elettrodo del gate, costituito in polisilicio cristallino e drogato in maniera differente in base al tipo di transistor desiderato, Nmos o Pmos. L ultima parte superiore, un piccolo strato di tungsteno con una bassissima resistenza elettrica, serve a migliorare le interconnessioni con l esterno, ed è stata introdotta verso la fine degli anni ottanta. Transistor, perché cambiano Da più di quarant anni la costruzione di questi microscopici interruttori elettronici non ha subito modifiche sostanziali, la ricerca associata era volta quasi esclusivamente alla riduzione delle dimensioni, attraverso tecniche di produzione sempre più complesse. Negli Da sinistra a destra: nel processo a 130 nm del 2001 la distanza tra source e drain, detta larghezza di canale, era di 70 nm, mentre lo spessore del dielettrico isolante del gate di 1,5 nm. Nel 2003, con il passaggio a 90 nm la larghezza di canale si è ridotta a 50 nm, e lo spessore a 1,2 nm. Due anni dopo, con i 65 nm le misure del transistor si sono ridotte a 35 nm e 1,2 nm. Nel 2007, con il passaggio ai 45 nm si rivoluzionano ancora le misure: adesso la larghezza di canale è di 20 nm e lo spessore sale a 3 nm. 72

5 Il processo fotolitografico La produzione dei microprocessori avviene in strutture molto particolari solitamente chiamate Fabs (Fabrication Facilities), che possono essere immaginate come una via di mezzo tra una fabbrica e un laboratorio scientifico. Tutto il processo di produzione avviene internamente e consiste in più di 300 singoli passi, in ognuno dei quali possono venire utilizzate varie sostanze chimiche, vari tipi di gas e anche la luce. Nonostante l enorme complessità della produzione il componente base utilizzato dai transistor è il comune silicio, l elemento chimico più abbondante sulla terra fatta eccezione per l ossigeno. Il silicio viene innanzitutto trattato chimicamente per renderlo il più puro possibile (fino al 99,9999%) e poi aggregato in cilindri dal diametro di circa 40 centimetri. All inizio della produzione questi cilindri vengono affettati e rifiniti, fino alle dimensioni corrette per l inizio del procedimento. Nascono quindi i wafer, dallo spessore di poco meno di un millimetro e diametro di 30 centimetri. In seguito essi vengono rifiniti e levigati a specchio, portando le due facce opposte a una planarità e un parallelismo che non ha eguali nell industria civile. Il lungo e complesso processo di produzione può essere comunque suddiviso in tappe fondamentali, sulle quali andiamo a soffermarci. La prima fase, non presente in figura, è quella di isolamento e di coating; sul wafer di silicio purissimo viene fatto crescere uno strato di diossido di silicio mediante una cottura ad altissima temperatura in presenza di ossigeno molecolare libero. Nel passo successivo il tutto viene ricoperto da un sottile strato di un materiale detto photoresist che, esattamente come una pellicola fotografica, cambia il proprio stato molecolare quando esposto a una fonte di luce, in questo caso ultravioletta. Successivamente sull intera superficie del wafer viene posizionata una maschera che definisce le forme del circuito, allineata su di esso in modo perfetto da una macchina ad altissima precisione. La presenza della maschera fa si che, dopo un esposizione a raggi ultravioletti, solo la parte del photoresist non coperta cambi chimicamente, mantenendo inalterata la porzione nascosta. L effetto della modifica chimica del photoresist è di legarsi indissolubilmente al materiale sottostante, creando un composto parzialmente solubile che viene poi rimosso attraverso l immersione in un fluido apposito con un processo chiamato etching. La rimanente parte del photoresist non esposta ai raggi ultravioletti può essere tolta in maniera molto semplice lasciando inalterata la porzione sottostante. Dopo l intero processo sul wafer di silicio rimane impressa la sagoma della maschera formata dal primo materiale depositato sullo stesso, in maniera simile a quanto accade sulla pellicola di una macchina fotografica. Questo è però solamente il primo livello, molti altri vengono aggiunti in seguito attraverso la stessa tecnica ma con materiali di partenza differenti, creando un disegno tridimensionale sulla superficie del wafer di silicio. Semplificando in procedimento come mostrato in figura il passo successivo è quello di aggiungere il dielettrico del gate, basato sul diossido di silicio o sulla tecnologia High-K, in base al processo produttivo utilizzato. La porzione di silicio puro rimasta allo scoperto viene a questo punto drogata con elementi chimici capaci di alterare il modo in cui il silicio conduce la corrente elettrica, attraverso un bombardamento di ioni nelle zone desidera- Maschera Dopo l incisione Raggi ultravioletti Maschera Photoresist Photoresist Dopo la rimozione del photoresis Aggiunta dei livelli Polisilicio Ossido del gate te. Dopo che la struttura base è completa essa viene rivestita da un materiale isolante, attraverso una opportuna maschera che lascia libere solo le zone che diverranno i contatti fisici del transistor. I contatti vengono poi rivestiti da un metallo a bassa resistenza come il tungsteno e sopra di essi vengono finalmente creati i contatti e le in- 74

6 Drogaggio Creazione dei contatti Polisilicio Silicio drogato Gate Strato isolante aggiuntivo Silicio drogato Polisilicio ultimi anni questa drastica riduzione dei formati ha portato alla costruzione di transistor dalle dimensioni di qualche centinaio di atomi, con la conseguente comparsa di effetti che non era possibile immaginare anche solo qualche decennio fa. Gli ultimi processi produttivi di Intel possono dare un idea di questa riduzione delle dimensioni, e aiutano a capire contro quale muro tecnologico ci si trovi attualmente. Nel processo a 130 nm del 2001 la distanza tra il source e il srain, anche detta larghezza di canale, era di 70 nanometri, mentre lo spessore del dielettrico isolante del gate di 1,5 nm. Nel 2003, con il passaggio a 90 nm la larghezza di canale si è ridotta a 50 nm, ed il dielettrico a 1,2 nm. Due anni dopo, con i 65 nm le misure del transistor si sono ridotte a 35 nm e 1,2 nm. Le prime celle memoria Sram a 45 nm: oltre 1 miliardo di transistor su 119 mm 2. Aggiunta del metallo Tungsteno Strato isolante aggiuntivo Silicio drogato Polisilicio Rame Source Drain Canale Flusso di elettroni Completamento del transistor terconnessioni attraverso delle micro piste in rame, un ottimo conduttore elettrico. Tutto il procedimento avviene in parallelo su un wafer di 30 cm di diametro, utilizzando maschere estremamente complesse che riproducono sullo stesso varie centinaia di processori e di conseguenza svariati miliardi di transistor. Da notare come la distanza tra il source e il drain riesca ancora a scalare insieme al processo produttivo, mentre le dimensioni del dielettrico non riescono a diminuire oltre una certa soglia. Per la prima volta infatti insieme a una nuova tecnologia di produzione non è stata diminuita l ampiezza del dielettrico sul gate, uno dei valori più importanti nel determinare le prestazioni di un transistor. Per spiegare i motivi che hanno portato a questo occorre però una breve descrizione introduttiva del funzionamento di un normale transistor. Alla base di tutto c è il segnale di accensione applicato al gate, differente in base alla tecnologia P o Nmos come descritto prima; quando la condizione di accensione viene applicata, nel canale si viene a creare un piccolo campo elettrico che ne modifica le proprietà di conduzione permettendo il passaggio della corrente elettrica tra il source e il drain. Più è sottile lo strato isolante sul gate e meno intensa dovrà essere la tensione applicata per formare (o inibire) un campo elettrico adeguato, con ovvi risparmi dal punto di vista energetico. Una minore tensione di soglia permette anche un notevole aumento prestazionale, riducendo il tempo richiesto dal transistor per la commutazione tra i due stati possibili. La dimensione di questo isolante dielettrico non potrà però essere ridotta troppo, oltre un certo limite inizierà a scorrere una corrente tra il gate e i due contatti inferiori, ge- Prima di applicare alle Cpu il processo produttivo a 45 nm, Intel lo ha affinato con la realizzazione di celle di memoria Sram su wafer da 300 mm. 75

7 nerata dalla tensione applicata all elettrodo superiore. Questo fenomeno prende il nome di current leakage ed è presente da molti anni in tutti i circuiti basati sui transistor di tipo Cmos. Verso la fine degli anni novanta questa corrente parassita non veniva considerata un problema, la sua intensità era infatti di molte volte inferiore a quella delle altre correnti presenti nel circuito. Negli anni, con la progressiva riduzione dello strato dielettrico, tale corrente ha iniziato a pesare sempre di più sul precario bilancio energetico dei processori, sempre più bisognosi di energia elettrica a causa del numero sempre maggiore di transistor utilizzati. Il punto di svolta si ebbe nel 2003, con il passaggio da parte di Intel dalla tecnologia di produzione a 130 nm a quella a 90 nm; lo spessore dello strato dielettrico venne portato da 1,5 nm a 1,2 nm causando un incremento tangibile delle perdite dovute alla corrente parassita. La generazione di processori basati su quel processo produttivo viene infatti ricordata come una tra le più esigenti in termini di richieste energetiche, in parte consumate da questa corrente parassita con la Ecco come appare al microscopio uno dei nuovi transistor a 45 nm. spiacevole conseguenza di una temperatura di esercizio nettamente sopra alla media. Con il successivo passaggio alla tecnologia a 65 nm le cose sono notevolmente migliorate, la riduzione delle dimensioni ha infatti interessato solo la larghezza del canale, ma non lo spessore del dielettrico, rimasto fermo a 1,2 nm. Una riduzione delle dimensioni del canale ha permesso di utilizzare un campo minore per attivare la conduzione della corrente elettrica, limitando anche la poco desiderata corrente parassita. Il passaggio tecnologico al processo di produzione a 45 nm imporrebbe ora una riduzione ulteriore anche dello spessore del dielettrico, soluzione non praticabile con i materiali utilizzati oggi. Metal Gate e dielettrico High-K Ridurre ulteriormente lo spessore del dielettrico isolante ma senza incrementare la corrente parassita: la soluzione che Intel ha architettato per risolvere questo problema si presenta come la più grande rivoluzione nella costruzione dei transistor avvenuta negli ultimi quarant anni. Il processo produttivo a 45 nanometri che Intel si appresta a introdurre nei prossimi mesi è infatti frutto di due innovazioni, senza di cui non sarebbe stato possibile produrre transistor così piccoli in grado di funzionare. Le due innovative tecniche utilizzate prendono il nome di Metal Euv (Extreme Uv Litography) La fotolitografia attuale utilizza una luce ultravioletta con lunghezza d onda di 193 nm, evolvendosi in maniera parallela con la diminuzione della dimensione dei transistor. Alla fine degli anni novanta la lunghezza d onda era inferiore alle dimensioni minime presenti in un transistor e il processo fotolitografico poteva avvenire senza particolari problemi. Negli ultimi anni però la riduzione di questa lunghezza d onda non ha potuto mantenere il passo con quella delle dimensioni dei transistor, dovendo ricorrere ad altre tecniche per impressionare componenti così piccole. Oggi si riesce a costruire transistor a 45 nm con una luce a 193 nm solamente utilizzando accorgimenti particolari, come l aggiunta di lenti molto sofisticate in grado di concentrare la lunghezza d onda o l immersione del wafer in un fluido capace di concentrare a sua volta la luce ultravioletta. Questa tecnica dovrebbe essere sufficiente fino al processo di produzione a 32 nm, previsto per il 2009, ma non si crede possibile un suo utilizzo oltre questa nuova barriera tecnologica. Per continuare a rispettare la legge di Moore serve però ben altro, la riduzione delle dimensioni dei transistor è troppo rapida per la tecnologia fotolitografica attuale.la nuova frontiera prende il nome di Extreme UltraViolet Litography (Euv) e si basa sulla produzione di luce a frequenze al limite della zona ultravioletta, a ridosso dei raggi X. Lo sviluppo della nuova tecnologia è affidato al consorzio Euv LLC che, guidato da Intel, annovera tra i suoi membri anche AMD, IBM, Infineon, Micron Tecnology e Motorola. La luce utilizzata in questo processo viene prodotta direttamente dal gas xeno, che riscaldato ad alte temperature è in grado di emettere costantemente e con una coerenza molto elevata (la coerenza è la proprietà della luce emessa da una sorgente di rimanere uguale alla precedente per un certo tempo). La luce così prodotto viene riflessa da 76

8 Gate e High-K Dielectric. Il Metal Gate consiste nella modifica sostanziale del materiale con il quale viene costruito il gate del transistor; fino a oggi interamente costituito da silicio policristallino altamente drogato, dotato di una buona conducibilità elettrica. L utilizzo del solo silicio drogato era dovuto al processo di produzione, che per semplicità impiegava solamente questo elemento senza aggiungerne di nuovi, cercando di mantenere un costo di produzione il più ridotto possibile. Grazie a nuove fabbriche progettate appositamente per impiegare un processo di produzione differente sarà possibile utilizzare anche altri elementi e materiali nella produzione microscopica, attraverso i processi litografici. L utilizzo di un gate basato su di un metallo (differente per transistor N o Pmos) permette di ottenere un significativo aumento dell effetto di campo a parità di tensione utilizzata, necessario ad attivare il transistor. Questo permetterà di utilizzare tensioni inferiori e contemporaneamente di ottenere effetti maggiori, con Sul punto che trovate alla fine di questa frase potreste allineare transistor realizzati con processo a 45 nm. grandi vantaggi sia nella velocità di commutazione sia nel consumo energetico. La seconda grande innovazione consiste nell eliminare anche dalla parte isolante del gate il silicio, sostituendolo con un altro materiale chiamato High-K. La lettera K solitamente indica in ingegneria la capacità di un materiale di trattenere la carica elettrica al proprio interno, come farebbe una spugna con dell acqua, e viene chiamata capacitanza. Il materiale utilizzato è basato sull elemento chimico Afnio, ed è caratterizzato da ottime doti isolanti e da una elevatissima costante K, da cui prende il nome la tecnologia High-K. La buona capacità isolante riduce i problemi dovuti alle correnti parassite, e grazie all ottima capacità di trattenere la carica elettrica permette un notevole aumento dell effetto di campo a parità di tensione utilizzata. Gas xeno eccitato I problemi riscontrati nei transistor tradizionali sono quindi di molto ridimensionati con l utilizzo di queste due tecnologie; e permetteranno a Intel di iniziare a breve la produzione di transistor con il nuovo processo a 45 nm, con enormi benefici sia in termini prestazionali sia di dissipazione energetica. A confronto con il già ottimo processo a 65 nm i dati sono notevoli, le dimensioni effettive tridimensionali sono dimezzate; quindi processori delle stesse dimensioni possono contenere fino al doppio dei transistor. A parità di consumi e spazio occupato la nuova generazione ofnumerosi piccoli specchi e può raggiungere la lunghezza d onda di soli 13 nm, solo di poco superiore al limite definito tra i raggi ultravioletti e i raggi X, posto a 10 nm. Una luce caratterizzata da una lunghezza d onda così piccola permetterà dunque di continuare a utilizzare il processo fotolitografico anche nelle prossime generazioni di transistor, e dovrebbe venire impiegata per la prima volta dopo il 2010 con il passaggio dai 32 nm allo step successivo, i 22 nm. Nel processo Euv il gas xeno eccitato si riflette su una serie di specchi per generare un fascio di luce con lunghezza d onda molto più piccola di quella che può essere ottenuta con le attuali tecnologie ottiche che operano con un fascio laser e lenti. Specchio Luce con lunghezza d onda a 13 nanometri Substrato di silicio Circuiti a 22 nanometri TECNOLOGIA OTTICA Fascio di luce laser Lente luce con lunghezza d onda a 193 nm Substrato di silicio Circuiti a 65 nanometri 77

9 Roadmap delle future Cpu e microarchitetture Intel Intel Itanium Server / Workstation Montecito Montvale Tukwila Intel Xeon - MP Intel Xeon - UP / DP Intel Xeon (QC) Intel Xeon (DC) Intel Xeon 7300 Penryn 45nm QC 45nm DC Dunnington Intel Core 2 - Desktop Intel Core 2 Quad Intel Core 2 Duo Intel Core 2 - Mobile Client 45nm QC 45nm DC Nehalem Intel Core 2 Duo 45nm DC 65 nm Intel Core Arch. 45 nm Enhanced Intel Core Arch. 45 nm Nehalem Arch. frirà prestazioni probabilmente superiori integrando inoltre nuove caratteristiche tecniche, più cache e il supporto a un set di istruzioni più complesso, grazie proprio al maggior numero di transistor. La potenza necessaria alla commutazione di un transistor a 45 nm è inferiore del 30% rispetto alle versioni attuali a 65 nm e il passaggio on/off ha una velocità superiore del 20%. Il risultato più importante ottenuto da Intel è però la drastica riduzione delle correnti parassite grazie all introduzione del Metal Gate e del dielettrico High-K. Il migliorato effetto di campo permette una riduzione di cinque volte della corrente parassita che può fluire costantemente tra source e drain anche a dispositivo spento, contribuendo al risparmio energetico complessivo in maniera considerevole. La corrente parassita che attraversa il gate viene ridotta grazie alla minore tensione operativa e al miglioramento del materiale dielettrico, risultando di ben dieci volte inferiore rispetto ai transistor attuali. Conclusioni Nei prossimi mesi saranno dunque molte le novità nel settore dei microprocessori, sia da parte Intel sia AMD. Alle porte è il lancio della nuova architettura AMD basata su tecnologia a 65 nm, che promette di raggiungere e superare le prestazioni dei processori Core 2 Duo. Intel d altronde vuole cercare di mantenere la superiorità prestazionale attuale con il lancio del nuovo processo produttivo a 45 nm in abbinamento ai processori con core Penryn. È inevitabile chiedersi se e quando AMD avrà la possibilità di utilizzare un processo produttivo avanzato quanto il nuovo 45 nm di Intel. In realtà anche la casa di Sunnyvale sta pianificando il passaggio a questo nuovo processo, ma è sicuramente in ritardo di qualche mese rispetto al concorrente diretto. Intel continua invece con la propria evoluzione rispettando alla perfezione la scaletta pianificata, anticipando anche in qualche ca- so il lancio dei propri prodotti, cercando di guadagnare quanto più terreno possibile sul diretto concorrente. Dopo la presentazione di Penryn nella seconda metà dell anno tutti gli sforzi si concentreranno sulla prossima generazione di processori Intel e basati su di una architettura completamente nuova (nome in codice Nehalem). La filosofia di Intel è dunque profondamente cambiata negli ultimi anni, se all inizio del millennio le mosse dell azienda di Santa Clara erano lente e prevedibili, con la costante ricerca dell aumento della sola frequenza operativa; oggi, con la promessa di una nuova architettura completa ogni due anni, le cose sono nettamente diverse. È quindi possibile che nei prossimi due o tre anni ci attendano più novità ed evoluzioni tecnologiche che nei sette trascorsi dall inizio del secolo, grazie all introduzione di nuovi processori dotati di caratteristiche e funzionalità completamente nuove. Non resta che attendere. 78