Термин «усадка кристалла» (иногда оптическая усадка или технологическая усадка ) относится к масштабированию устройств на основе металл-оксид-полупроводника (МОП). Процесс усадки кристалла создает в некоторой степени идентичную схему с использованием более совершенного процесса изготовления , обычно включающего усовершенствование литографических узлов . Это снижает общие затраты для компании-производителя чипов, поскольку отсутствие серьезных архитектурных изменений в процессоре снижает затраты на исследования и разработки, в то же время позволяя производить больше кристаллов процессора на том же куске кремниевой пластины , что приводит к снижению себестоимости проданного продукта.
Уменьшение размеров кристалла является ключом к снижению цен и повышению производительности у таких компаний-производителей полупроводников , как Samsung , Intel , TSMC и SK Hynix , а также у производителей без собственных производственных мощностей , таких как AMD (включая бывшую ATI ), NVIDIA и MediaTek .
Примерами 2000-х годов являются уменьшение масштаба процессора PlayStation 2 Emotion Engine от Sony и Toshiba (с 180 нм КМОП в 2000 году до 90 нм КМОП в 2003 году), [1] процессоры под кодовым названием Cedar Mill Pentium 4 (с 90 нм КМОП до 65 нм КМОП) и процессоры Penryn Core 2 (с 65 нм КМОП до 45 нм КМОП), процессоры под кодовым названием Brisbane Athlon 64 X2 (с 90 нм SOI до 65 нм SOI ), различные поколения графических процессоров от ATI и NVIDIA, а также различные поколения микросхем оперативной и флэш-памяти от Samsung, Toshiba и SK Hynix. В январе 2010 года Intel выпустила процессоры Clarkdale Core i5 и Core i7 , изготовленные по 32-нм техпроцессу, что ниже предыдущего 45-нм техпроцесса, использовавшегося в более старых версиях микроархитектуры процессоров Nehalem . В частности, Intel ранее фокусировалась на использовании сокращения кристалла для повышения производительности продукта с регулярной периодичностью с помощью своей модели Tick-Tock . В этой бизнес-модели за каждой новой микроархитектурой (tock) следует сокращение кристалла (tick) для повышения производительности с той же микроархитектурой. [2]
Уменьшение размеров кристалла выгодно для конечных пользователей, поскольку уменьшение размера кристалла снижает ток, используемый каждым транзистором, включающимся или выключающимся в полупроводниковых приборах, при этом сохраняя ту же тактовую частоту чипа, что позволяет производить продукт с меньшим энергопотреблением (и, следовательно, меньшим тепловыделением), увеличенным запасом тактовой частоты и более низкой ценой. [2] Поскольку стоимость изготовления 200-мм или 300-мм кремниевой пластины пропорциональна количеству этапов изготовления, а не количеству чипов на пластине, уменьшение размера кристалла позволяет разместить больше чипов на каждой пластине, что приводит к снижению производственных затрат на чип.
При изготовлении ЦП усадка кристалла всегда подразумевает переход к литографическому узлу, как определено ITRS (см. список). При производстве ГП и СнК усадка кристалла часто подразумевает усадку кристалла на узле, не определенном ITRS, например, на узлах 150 нм, 110 нм, 80 нм, 55 нм, 40 нм и более, в настоящее время 8 нм, иногда называемых «полуузлами». Это временная мера между двумя литографическими узлами, определенными ITRS (таким образом, называемая «усадкой полуузла»), прежде чем произойдет дальнейшее усадка до нижних узлов, определенных ITRS, что помогает сэкономить дополнительные затраты на НИОКР. Выбор выполнения усадки кристалла до полных узлов или полуузлов остается за литейным заводом, а не за разработчиком интегральных схем.
