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La fin du CMOS

Lundi 17 Mai 2004 à 00:01 par Cyrile Delestre - Catégorie Divers

Depuis quelques années la prédiction de Gordon Moore est en face de devenir un mythe. En effet, il devient de plus en plus difficile de miniaturiser la technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), les portes logiques sont d'une finesse croissante, ce qui entraîne certains risques. Afin de palier ce talon d'Achille, l'industrie s'est principalement concentré sur la réplication de l'utilisation des techniques de lithographie aux différents niveaux de gravure. À présent la photolithographie utilise largement le spectre ultraviolet pour parvenir à graver les nouveaux semi-conducteurs, et plus nous allons loin dans cette plage de couleur, avec des radiations chromatiques plus importantes, plus la gravure est fine.
Mais aujourd'hui, à titre d'exemple, les grilles d'isolant ne mesurent qu'une demi-douzaine d'atomes. La lithographie est un procédé d'autant plus compliqué qu'il faut maîtriser les fuites de courant. Mais le principal frein repose sur les limites tout simplement atomiques (l'impossibilité, encore à ce jour, de faire plus petit que l'atome).
Et c'est ce qu'a dit et prédit Bernie Meyerson (créateur du SiGe), responsable des technologies de Big Blue, à Prague à l'occasion du Forum International de L'Electronique. Il préconise le développement de différentes technologies pour deux raison : l'une, la maîtrise de l'énergie (Le Pentium 4 à 3,5GHz dissipait les 100W) ; la seconde, la montée en puissance sans miniaturiser l'architecture.
Ce domaine de la recherche de ces nouvelles piste, seuls Intel (leader mondial) et surtout IBM (4ème leader mondial) peuvent encore tirer leur épingle du jeux.
Mais pour les autres qui participent également, mais à moindre échelle, ceci n'est pas encore dramatique, car la technologie CMOS devrait être utilisé encore un certain temps, (d'après certaines études jusqu'en 2014). En effet, la lithographie à immersion devrait permettre une miniaturisation jusqu'à 45nm, mais cette progression est limitée, car il est à présent impossible de réduire davantage la taille des portes logiques.
Afin de mieux comprendre l'étendu de ses recherches, observons en quelques-unes :

Le Germanium :
La technologie SiGe (Silicium-Germanium) est également appelée silicium dopé. Introduit par Intel dans son dernier Pentium-M (le Dothan), il a été créé par Meyerson, et est donc intégré dans les derniers Power PC 970FX et Power5.

ARM :
Créé par ARM Holding est une solution technologique qui permet d'exécuter plusieurs instructions par cycle d'horloge. Et conjointement ARM Ltd et NEC Electronics Corporation ont dévoilé un produit basé sur le cœur ARM11 qui sera équipé en SMT.
Cette voie sera également empruntée par Freescale Semiconductor, Philips et STMicroélectronique sur le site de Crolles 2, en France (Isère). Cette technologie est dédiée au processeur superscalaire.

Bi-core :
Intel est le premier fondeur mondial, et rejoint ici le plan d'IBM, à abandonner ses autres recherches pour se focaliser sur le développement des processeurs bi-core. Le but étant de fournir une puce moins gourmande à partir de 2005, tout en introduisant deux unités de calcul dans un seul processeur, on parle alors, de deux processeur physiques dans un seul réel.
IBM produit déjà des processeurs de ce type et ce, du Power4 au Power5, et annonce que les prochains processeurs destinés à Apple (Power PC 975 et PPC 980) en serraient équipés.

SMT (Simultaneous Multi-threading) :
Bien plus évolué que l'Hyper Threading (HT) d'Intel, qui n'avait que pour but de "duper" l'OS en lui faisant croire qu'il était équipé d'un biprocesseur. Ce dernier simule le multiprocesseur. Il équipe de plus en plus les processeurs d'IBM et d'Intel tel le Power5.

SOI (Silicon on Insulator) :
Le but de cette technique et d'éviter les pertes de tension durant un cycle, en plaçant la couche de silicium sur un isolante, permettant ainsi une circulation plus rapide (plus régulière) des électrons. Elle est embarquée entre autres dans le Power5. Si elle est utilisée avec du SiGe et du silicium étiré (Stained Silicon) on obtient du SSOI (Strained-silicon on Insulator) et aurait pour conséquence de faire écarter les atomes de silicium entre eux. Allié avec la non perte de voltage (SOI), ceci permet un voyage d'électron beaucoup plus rapide et une dissipation de chaleur moins conséquente.

FinFET (transistor à faible allongement) :
Cette nanotechnologie est également embarquée dans le Power5, et est un nano transistor de mémoire dites « embedded » afin qu'il puisse facilement s'intégrer dans un circuit logique à très basse consommation. Il est développé par des laboratoires de recherche industriels tel que l'Université de Berkeley, SAMSUNG Electronics… Il permet de donner une mémoire innovante utilisant un transistor double grille sur SOI, équipé de nano cristaux de Silicium, et du nitrure ou du poly-Si en tant que grille flottante (Fin-Flash).

Comme vous pouvez le constater, le processeur Power5 est souvent cité. Mais regardons de plus près le véritable impact de toutes ces technologies sur lui :


Ce dernier, illustré ci-dessus, n'existe pas en tant que tel dans le commerce, mais il s'agit plus d'une démonstration de leur savoir faire. Mais ce qui nous intéresse plus particulièrement c'est son core de calcul.


Nous avons donc bien quatre processeurs réels équipés chacun de bi-core, ce qui nous fait huit processeurs physique. Eux-mêmes pourvu de SMT, il y a alors seize processeurs théoriques (ou logique). Seule la dernière ligne du diagramme qui suit est exploitable.



On finira sur cette dernière piste. Les différentes possibilités de recherches et les horizons qui en découlent sont nombreuses et les répertorier serait le travail de toute une vie. Mais, toutefois nous avons ici les principales voies utilisées par les plus grands dans ce domaine. Maintenant est-ce qu'ils seront près avant la fin du CMOS prévue pour 2014 ?… Les OS et logiciel seront-ils capable de géré de telles technologies ?… Difficile de prédire, surtout quand on constate le temps qu'il a fallu pour que le biprocesseur soit bien implanté, en majeur parti.

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Commentaires

Posté par GROS N@Z le 17/05/2004 à 06:53

ça c'est de la news ou je ne m'y connais pas :-p

Bon ba j'ai pas eu le temps de corriger les fautes désolé ^^

Posté par Think different le 17/05/2004 à 18:05

Ouai, moi aussi je trouve.... ^^

Posté par Think different le 17/05/2004 à 18:38

Juste pour indication, la lithographie à immersion liquide, est un procédé de gravure dans du liquide, afin que celui-ci soit le plus optimum possible. Le but étant de rendre la gravure la plus fine possible… Voilà ^^

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