Comments 37
вне зависимости от того как используется транзистор, элемент в логической ячейке или в виде емкости, он выполняет свою электрическую функцию. по логике авторов других выжных радио элементов нет кроме транзисторов? уберите емкость по питанию у цифровой микросхемы и она перестанет работать, очень часто вам нужна именно локальная емкость и транзистор единственный элемент который вам доступен(большинство процессоров делаются в логических процессах без спец емкостей типа MIM, которые требуют доп масок и которые сложно использовать в цифровом маршруте, филеры с емкостями на транзисторах все что доступно по факту). в аналоге емкость используется чаще всего в фильтрующих целях, удалите их тоже? ну честно, зачем кому-то делать мискросхему с миллиардами транзисторов в виде емкостей? если бы они были не нужны, то их бы давно выкинули. поэтому стоит считать все транзисторы. количество транзисторов на данный момент это самый простой и доступный для обывателя критерий сложности микросхемы, пусть и не точный на 100%.
вне зависимости от того как используется транзистор, элемент в логической ячейке или в виде емкости, он выполняет свою электрическую функцию
Dummy элементы, используемые для улучшения согласования размеров при литографии, не имеют никакой электрчиеской функции. Запасные логические ячейки, оставляемые на чипе для упрощения будущей коррекции дизайна, при отсутствии необходимости в такой коррекции не имеют никакой электрической фнукции. Более того, заливка пустых областей для выравнивания плотностей по кристаллу часто делается вобще не транзисторами, а, скажем, просто массивами кусков металла.
dummy элементы влияют на электрические параметры также — layout dependent effects (LDE), у двух одинаковых транзисторов будут разные пороги в зависимости от окружающих структур + дамми меняют паразитные емкости. дамми элемент часто делают спец слоями и система не считает их транзисторами. согласен что про запасные логические ячейки(spare elements) если все ок, то они занимают какой-то процент от площади. но многие производители их не используют, экономичнее сделать несколько запусков. все заливки не учитываются в подсчете транзисторов)). и как написали ниже, закон Мура про количество транзисторов а не про то как их используют).

Количество транзисторов на чипе — это мера степени интеграции, не более и не менее.
Статья ни о чем так что.


Более того, если говорить непосредственно о дизайне чипа, то одну и ту-же логику часто можно реализовать как меньшим так и большим количеством транзисторов, уменьшить количество транзисторов можно увеличив степень повтороного использования различных блоков, тем самым уменьшая простой отдельных транзисторов. Но… но производительность при такой "оптимизации" просядет, т.к. чипу прийдется делать больше работы на 1 такт, чем в случае когда много транзисторов большую часть времени простаивают.


P.S. Причем ничего не надо делать ручками — современные средства синтеза позволяют задать опции, что конкретно вы хотите, скорость или меньше транзисторов, и сами будут оптимизировать производимый netlist из исходного кода на VHDL / SystemVerilog.

По-хорошему, статья о том, как маркетинговые уловки с нанометровым техпроцессом перестали работать, ведь скоро по закону Мура нанометры должны стать нолевыми, а затем отрицательными (здесь шутка с отсылкой к нефтяным фьючерсам). Им на смену пришли уловки про плотность размещения транзисторов, ведь должно же что-то меняться в техпроцессе, нужно же чем-то мериться? Видимо, эта величина наиболее адекватная из арсенала понятных физических характеристик, «попугаи» из тестов куда размытее.

К слову сказать, закон Мура был как раз про количество компонентов на чипе, а не про производительность, размеры компонентов в нанометрах или что-то еще. Так что можно сказать, упоминая количества транзисторов мы возвращаемся к оригинальной формулировке закона Мура сделанной в 1965-ом году.

Штука в том, что количество транзисторов как метрика репрезентативно только для очень узкого класса схем — даже не процессоров как таковых, а их кэш-памяти.

Количество транзисторов это метрика исключительно количества транзисторов (так же известная как степень интеграции). И как эта метрика она очень репрезентативна.

Мы, наверное, просто привыкли, к тому, что размер компонентов и размер техпроцесса шли рука об руку, потом в какой-то момент разошлись и удобные нанометры стали неудобными. Как вы заметили плотность тоже не совсем однозначная величина. Потребителю куда важнее что-то осязаемое, привычное, например, тепловыделение, частота, количество ядер, а на реальную войну за затворы потребителю наплевать, если он не видит, как его «мышка стала быстрее бегать по экрану». Частота давно не растет, дополнительные ядра стали дорогими, а на тепловыделение не особо обращают внимание, оно как-то само собой уменьшается. Чем завлекать покупателя, как ни плотностью, когда на кристалл влазит больше, за чуть большие деньги? Вчера услышал такое: «Этот смартфон брать не спешите, ведь на нем устаревший процессор прошлого года». Такие дела в массовом сегменте, маркетинг маркетингом погоняет.

… а на тепловыделение не особо обращают внимание, оно как-то само собой уменьшается…
Вы не правы, для смартфона или ноутбука эта характеристика номер один.
Толщина подложки и плотность упаковки находятся в прямой зависимости. Для обывателя, такого как я, это самая важная характеристика при выборе, при прочих равных условиях.
Процесс перехода на все более плотную упаковку приводящий к снижению энергопотребления оправдан, значим и нужен потребителю. Нас много лет убеждали, что стоимость прямо пропорциональна площади кристалла, т.к. самым дорогим компонентом является пластина чистого кремния. Отсюда и количество ядер на единицу площади. Закон Мура должен работать, несмотря на постоянные проскальзывания.

Я не дока в этих делах, но мне кажется не в пластине дело, а в литографии, то есть способе эти пластины изготавливать, где сложности начинаются как раз из-за плотности компоновки и предельно малых размеров. Закон Мура это на самом деле не закон, он никому ничего не обязан )

Потребитель должен хотеть купить новое изделие, вот и вся оптимизация. Если бы оптимизировали попутно код, нужды в этих всех красотах зачастую и не было бы. Мое скромное мнение, пока идет рост (каких-то характеристик) особо рассчитывать на оптимизацию не придется, будут новые рекорды каждый год, плоды которых мы пожнем лишь потом, потом научимся с этим работать эффективно.

Пластины изготавливают путем распила монокристалла механическим путем на множество пластин. Стоимость монокристалла беспредельно высока, выращивают его по засекреченной технологии, чистота на атомарном уровне просто сумасшедшая, один атом постороннего элемента приведет к отбраковке чипа, если не предусмотренные дублирующие блоки этого элемента. С литографией все значительно проще, только потому, что он обратим, если обнаружен какой либо брак маски, ее можно смыть и нанести повторно.
Вот эти самые дорогие пластины и нарезают, с каждым годом все тоньше, плотность транзисторов увеличивается, количество изготовленных чипов с одного монокристалла сильно увеличивается, а это значит, что стоимость единицы падает, не считая конечно процент брака, т.к. абсолютно чистый кремний получить невозможно.

Стоимость монокристалла беспредельно высока, выращивают его по засекреченной технологии, чистота на атомарном уровне просто сумасшедшая, один атом постороннего элемента приведет к отбраковке чипа
Ой, не надо только рассказывать сказки.
Во-первых, стоимость обработки пластины на один-два порядка выше стоимости самой пластины.
Во-вторых, про один посторонний атом это просто неправда. Их там может быть огромное количество без каких-либо последствий для работы схемы. Одиночные атомы только для фотоприемников и гетероструктур могут иметь какое-то значение. Проблемы с дефектами на фотошаблонах гораздо критичнее для выхода годных.
на мою думку, количество транзисторов такае жэ замануха как когдато погоня за частотой процессора. как показала практика, бездумное увеличение частоты не приводило к существенному росту реальной производительности.
Не понял почему нельзя посчитать количество транзисторов точно?) Шо за бред:) У разрабов нет принципиальной схемы процессора? Или мы уже дошли до того, что человека в процессе разработки нет и процессоры нового поколения сами как яблоки на дереве вырастают)?
Попробуйте посчитать точно например количество людей на Земле. Или хотя бы в России.
И да, принципиальной схемы процессора на уровне транзисторов у разработчиков может и не быть, они обычно нв других уровнях абстракции работают.
на этапе LVS(Layout Versus Schematic) видно точное кол-во транзисторов. эту операцию делают все перед запуском на изготовление. конечно могут быть blackbox-сы на отдельные IP блоки, но по факту фаб пришлет вам отчеты DRC/LVS и там можно будет все это посмотреть.
По факту обычно отчеты по DRC и LVS посылаю я фабу, а не фаб мне) Ну и, собственно, вот вам часть сыр-бора, как учитывать или не учитывать дамми, которые, конечно же, видны в LVS и на DRC.
фаб проводит такие-же проверки и результаты их можно запросить(делали для GF и TSMC). дамми учитываются или нет зависит от кита и тула для проверки. я писал что по поему мнению нужно учитывать все затворы.

Так статья об этом и говорит — Что считаем собственно? Общее количество полупроводниковых элементов? Или только тех, что выполняют функционал именно транзистора, который принимает участие а процессе выполнения операций? А модули, управляющие питанием блоков считать или нет?. Собственно кэш тоже не выполняет никаких логических операций, его, с моей точки зрения, тоже не нужно считать. Раньше его в отдельных чипах держали.

Считать надо все, что является FinFET-ом, не зависимо от исполняемой функции. Вот и вся логика.

Я плохо разбираюсь в микроэлектронике поэтому такой вопрос Если размер процессора 7 нанометров то какой ширины дорожка подводящая к нему питание?

7нм — это размер некоторых компонентов на чипе, если на пальцах — ширина отдельного транзистора, коих бывает свыше миллиарда в одном чипе.


Но далеко не все транзисторы в чипе такие мелкие, — все линии "интерфейс" с внешним миром обвязан куда более крупными и менее привередливыми транзисторами.


А дорожка проводящая питание у процессора далеко не одна — их бывают и десятки, и сотни, в зависимости от размера кристалла и его энергетических аппетитов. Каждая из отдельных дорожкек вполне себе обычной толщины, но вместе они позволяют прокачивать те дикие десятки (а то и сотни) ампер, что процессоры потребляют в пике

7нм — это размер некоторых компонентов на чипе, если на пальцах — ширина отдельного транзистора, коих бывает свыше миллиарда в одном чипе.
Размер 7 нм — это чисто маркетинговая цифра, не имеющая отношения ни к каким реально имеющимся на чипе размерам элементов. Вот тут можно об этом почитать подробнее.

Я просто не стал вдаваться в подробности по этому конкретному вопросу, по этому и сказано "на пальцах".
Корреляция между размером канала и размером транзистора есть так или иначе.


P.S. Что важнее всего, все эти нанометры более менее коррелируют со скоростью переключения (хотя тут последние годы да, плато) и энерго-потреблением. Так что такая маркетинговая метрика в принципе имеет право на жизнь.

Корреляция между размером канала и размером транзистора есть так или иначе.
Да, но корреляция между цифрой проектных норм и размером канала перестала быть нормальной еще в районе 45 нм.
ширину метала в микроэлектронике оценивают по максимально допустимой плотности тока(еще по споротивлению и емкости линии, но в данном случае это не важно). «Усредненное значение» 1mA/um для постоянного тока в первых металах и 5mA/um для последних(питание разводится последними/верхними слоями), эта величина зависит от проводника(алюминий, медь), толщины слоя и температуры но для оценки пойдет. итого через 150um(приблизительный размер выводного пада) вы можете пропустить 750mA.
если потребление чипа 50w и напряжение питания 3.3B, то нужно подвести ~15A(питание) и вывести ~15A(земля). и того нам нужно 15A/0.750A=20 выводных падов на питание и 20 на землю. общая ширина металла в чипе для шин питания и земли 20*2*150um=6000um.
это конечно приблизительно, для точных цифр нужно лезть в документацию на процесс)
Для полноты не хватает информации о всех типах транзисторов(конструкция, частота, ...) и таблицы о их эфективности, ну что бы можно было примерно подсчитать тепловыделение, энергопотребление и т.д., ну что бы не гадать на костях, а логически прикинуть — на сколько все «марктингировано» :)
а также транзисторы, используемые в качестве развязывающих конденсаторов.

Наверное это вообще диоды. Есть емкость у p-n-перехода, она зависит от приложенного напряжения.
В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления нашел закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Мура.
Обратим внимание на год, это-эпоха «мелкой рассыпухи», медленного (по нынешним меркам) прогресса от мелкой логики к средним ИС (регистры, счётчики, мелкие ЗУ, и т.д.). Тогда технологическая сложность и функциональная насыщенность ИС практически совпадали. Сейчас это не совсем так, чтобы не сказать совсем не так, и закон Мура отражает скорее первое, чем второе. Поэтому автор, по-моему, прав; неслучайно, в отличие от производителей процессоров, которые возвели в фетиш проектные нормы и число транзисторов на чипе, фабриканты ПЛИС в основу характеристик продукта закладывают не эти параметры, а число программируемых элементов и специализированных ячеек на кристалле, т.е. функциональность в чистом представлении.
И именно поэтому производители ПЛИС осваивают каждые новые проектные нормы даже быстрее, чем производители процессоров)
Ну так в столь регулярной структуре, как ПЛИС, это проще осуществимо, однако важно, что при представлении продукта упор делается не на количество транзисторов и / или максимальную частоту их работы, а на заложенный производителем функционал
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.