AMD/Intel: bedingen kleinere Fertigungsprozesse höhere Elektronenmigration?

[Popeljoe]

Hai Ihr Speku Freaks!
Ich verfolge momentan die Entwicklung der neuen Fertigungsprozesse von Intel (65nm). AMD fertigt ja weiterhin mit 90nm.
Was mich interessieren würde ist die Frage wie sehr die Lebensdauer unter einer derartigen Verfeinerung der Strukuren leidet.
Momentan liegt ja die Lebensdauer eines A64 bei 4-6 Jahren (Nach dem, wa ich hier so gelesen habe).
Denn je feiner die Mikrostrukturen sind, desto stärker steigt ja die Elektronenmigration an!
Haben wir dann bald reine Game-Prozzies mit ner mittleren Lebensdauer von 1-2 Jahren? :eek:
Also quasi selbstauflösende Prozessoren... (würde ja auch den Umsatz ankurbeln! ;) )
Wie weit runter können die noch gehen mit dem Fertigungsprozess?
P1

[Gast]

Popeljoe[/POST]']Hai Ihr Speku Freaks!
Ich verfolge momentan die Entwicklung der neuen Fertigungsprozesse von Intel (65nm). AMD fertigt ja weiterhin mit 90nm.
Was mich interessieren würde ist die Frage wie sehr die Lebensdauer unter einer derartigen Verfeinerung der Strukuren leidet.
Momentan liegt ja die Lebensdauer eines A64 bei 4-6 Jahren (Nach dem, wa ich hier so gelesen habe).
Denn je feiner die Mikrostrukturen sind, desto stärker steigt ja die Elektronenmigration an!
Haben wir dann bald reine Game-Prozzies mit ner mittleren Lebensdauer von 1-2 Jahren? :eek:
Also quasi selbstauflösende Prozessoren... (würde ja auch den Umsatz ankurbeln! ;) )
Wie weit runter können die noch gehen mit dem Fertigungsprozess?
P1


Die Migration steigt nicht an, sie zeigt nur eher ihre negativen Effekte, da Strukturen so dünnwandig werden, dass sie halt eher durchschlagen.

[Trap]

Ich hab in irgendwelchen Präsentationsfolien von Intel gelesen, dass sie in der weiter entfernten Zukunft erwarten, dass Chips auf Transistor- und Verbindungsebene nichtmehr dauerhaft zuverlässig funktionieren.

Darauf reagieren wollen sie, indem sie Fehlererkennungslogik im Chip integrieren und alles in gewisser Weise redundant ausführen.

[Popeljoe]

Trap[/POST]']Ich hab in irgendwelchen Präsentationsfolien von Intel gelesen, dass sie in der weiter entfernten Zukunft erwarten, dass Chips auf Transistor- und Verbindungsebene nichtmehr dauerhaft zuverlässig funktionieren.

Darauf reagieren wollen sie, indem sie Fehlererkennungslogik im Chip integrieren und alles in gewisser Weise redundant ausführen.
Aber das klingt mir doch sehr nach dem "Einwegprozessor" der 2 Jahre hält und dann in die Tonne geht, weil er technisch überholt ist...
Dann kann man natürlich durch ocen die Lebenserwartung noch weiter senken. ;)
Aber wenn sie ne Fehlererkennungslogik einbauen, in welchem Fertigungsprozess wird die dann gefertigt? ;)
@Gast: feinere Strukturen bedingen eine höhere Migration der Elektronen aus diesen Strukturen, willst du noch nen Diagramm dazu? :|
P1

[BlackArchon]

Popeljoe[/POST]']...
Aber wenn sie ne Fehlererkennungslogik einbauen, in welchem Fertigungsprozess wird die dann gefertigt? ;)
...Die unkomplizierteste Lösung wäre bestimmt eine Dualcore-CPU, auf denen beide Kerne immer die selbe Aufgabe ausführen. Und wenn sich das Ergebnis unterscheidet, hat sich ein Kern verrechnet. Quasi RAID1 auf CPU-Ebene. ;D

[Popeljoe]

BlackArchon[/POST]']Die unkomplizierteste Lösung wäre bestimmt eine Dualcore-CPU, auf denen beide Kerne immer die selbe Aufgabe ausführen. Und wenn sich das Ergebnis unterscheidet, hat sich ein Kern verrechnet. Quasi RAID1 auf CPU-Ebene. ;D
Gut!
Aber wer kontrolliert denn welcher der beiden Kerne sich verrechnet hat? :biggrin:
Bigbrother?
P1

[HOT]

Sorry, aber ist das nicht schon längst so? Die Hersteller bauen doch heute schon Redundante Schaltungen ein, um Probleme zu umgehen.

[Blackhand]

Die Hersteller bauen meines Wissens reduntante Sachen in ihre CPUs um Fehler "in der Fertigung" zu überlisten, die haben da ja auch die Mittel zum Testen was dann letzten endes fehlerhaft ist. Aber der Prozzi der seine Schaltungen selber auf Fehler kontrolliert wird wohl erst noch entwickelt.

[Gast]

"Mindestens haltbar bis xx.xx.xx" X-D

[Wuermchen81]

Also, Elektromigration hängt ab von der Stromdichte in der Leiterbahn, dem Leiterbahnmaterial und der Temperatur.

Leiterbahnen werden beim shrink fast ausschließlich in der Breite beschnitten, die Höhe bleibt mehr oder weniger konstant. Dadurch steigt die Stromdichte nur noch in einer Dimension, also linear. Daraus folgend müßte man die Spannung ebenfalls linear senken, um die Stromdichte am Ende konstant zu halten, das ganze bei gleicher Temperatur. Nun ist aber bei etwa 0,7V die kleinstmögliche Spannung für Silizium erreicht. Außerdem bringt eine höhere Spannung kleinere Schaltzeiten und damit höhere Geschwindigkeit. DAs ganze ist also am Ende eine Optimierung und man muß dann einfach Grenzen für bestimmte Parameter festlegen. So kommt es zum Beispiel, daß Prozessoren im normalfall auf 10 Jahre Haltbarkeit ausgelegt sind, mit beschränkten Temperaturen und Spannungen.

Kupfer ist widerstandsfähiger gegen Elektromigration als Aluminium, Silber wäre noch besser. Allerdings können Kupfer und Silber nicht in der untersten Verdrahtungsebene eingesetzt werden, die würden in den Halbleiter diffundieren und die Schaltungen damit zerstören.Also bleibts in der ersten Verdrahtungsebene weiter bei Aluminium.

Weitere Möglichkeit, die Grenzen weiterzutreiben wären redundante Schaltungen. Wird bisher nur bei Cache/Speicher allgemein eingesetzt, hier aber nur, um teilweise defekte Chips nach der Fertigung doch noch verkaufen zu können. Anderenfalls würde wohl kein einziger GBit-Chip funktionieren. Bei Logikschaltungen schwierig zu realisieren, man müßte ja schon 3 statt 1 Schaltung haben und quasi die Mehrheit entscheiden lassen, welches Ergebnis richtig ist :)

So, hoffe das klärt einiges...

[Stone2001]

HOT[/POST]']Sorry, aber ist das nicht schon längst so? Die Hersteller bauen doch heute schon Redundante Schaltungen ein, um Probleme zu umgehen.
Redundante Schaltungen werden eigentlich nur bei Caches eingesetzt. Bei Logik sind mir redundante Schaltungen unbekannt. (Dafür gibt es recht viel Schaltungen, die nur zum testen des Schaltkreises dienen).

Die unkomplizierteste Lösung wäre bestimmt eine Dualcore-CPU, auf denen beide Kerne immer die selbe Aufgabe ausführen. Und wenn sich das Ergebnis unterscheidet, hat sich ein Kern verrechnet. Quasi RAID1 auf CPU-Ebene.
Sowas gibt es doch schon länger. Bei sicherheitskritischen Anwendungen berechnet man die Dinge mehrmals und setzt dahinter dann einen Mehrheitsentscheider. Oft ist es auch so, dass die Software von mehreren Teams unabhängig voneinander auf unterschiedlichen System mit unterschiedlichen Sprachen entwickelt werden.

[Monger]

Ich frage mich, weshalb dieser Thread überhaupt im Speku-Forum ist? :ugly:

Hier steht nichts was anzuzweifeln wäre.

Um dem aber noch eine gewisse Note zu geben: ich bin mal gespannt, ab was für Strukturgrößen sich Quanteneffekte bemerkbar machen. Leiterbahnen sind heutzutage nur noch ein paar hundert Atome breit. Die Stromdichte ist so gering, dass pro Schaltvorgang sich nur ein paar tausend Elektronen noch bewegen.
Wenn wir jetzt nochmal ein paar Stufen in der Fertigung nach unten gehen und (zwangsweise) noch weiter die Spannung verringern, müsste man imho relativ oft auf Quanteneffekt-bedingte Fehlschaltungen treffen...
Wie sie DAS in den Griff kriegen wollen, würde mich mal interessieren! :D

[Wuermchen81]

Da gibts wesentlich früher bereits erhebliche Probleme, mit der Dotierung zum Beispiel. Wenn auf 1000 Siliziumatome ein Dotieratom kommt, kommt es ab einer bestimmten Ausdehnung des Transistorkanals auf die (Zufalls-)Verteilung der Dotieratome an. Der technologieknoten, ab dem das wirklich störend wird, liegt wohl bei 32/22nm, also viel eher, als irgendwelche Quanteneffekte zuschlagen.

[Popeljoe]

Wuermchen81[/POST]']Also, Elektromigration hängt ab von der Stromdichte in der Leiterbahn, dem Leiterbahnmaterial und der Temperatur.

Leiterbahnen werden beim shrink fast ausschließlich in der Breite beschnitten, die Höhe bleibt mehr oder weniger konstant. Dadurch steigt die Stromdichte nur noch in einer Dimension, also linear. Daraus folgend müßte man die Spannung ebenfalls linear senken, um die Stromdichte am Ende konstant zu halten, das ganze bei gleicher Temperatur. Nun ist aber bei etwa 0,7V die kleinstmögliche Spannung für Silizium erreicht. Außerdem bringt eine höhere Spannung kleinere Schaltzeiten und damit höhere Geschwindigkeit. DAs ganze ist also am Ende eine Optimierung und man muß dann einfach Grenzen für bestimmte Parameter festlegen. So kommt es zum Beispiel, daß Prozessoren im normalfall auf 10 Jahre Haltbarkeit ausgelegt sind, mit beschränkten Temperaturen und Spannungen.

Kupfer ist widerstandsfähiger gegen Elektromigration als Aluminium, Silber wäre noch besser. Allerdings können Kupfer und Silber nicht in der untersten Verdrahtungsebene eingesetzt werden, die würden in den Halbleiter diffundieren und die Schaltungen damit zerstören.Also bleibts in der ersten Verdrahtungsebene weiter bei Aluminium.

Weitere Möglichkeit, die Grenzen weiterzutreiben wären redundante Schaltungen. Wird bisher nur bei Cache/Speicher allgemein eingesetzt, hier aber nur, um teilweise defekte Chips nach der Fertigung doch noch verkaufen zu können. Anderenfalls würde wohl kein einziger GBit-Chip funktionieren. Bei Logikschaltungen schwierig zu realisieren, man müßte ja schon 3 statt 1 Schaltung haben und quasi die Mehrheit entscheiden lassen, welches Ergebnis richtig ist :)

So, hoffe das klärt einiges...
:up:
Vielen Dank für die Erklärung!
@Monger: danke für den (für mich sehr weiten) Blick über den Tellerand!
P1

[Gast]

Popeljoe[/POST]']Hai Ihr Speku Freaks!
Ich verfolge momentan die Entwicklung der neuen Fertigungsprozesse von Intel (65nm). AMD fertigt ja weiterhin mit 90nm.
Was mich interessieren würde ist die Frage wie sehr die Lebensdauer unter einer derartigen Verfeinerung der Strukuren leidet.
Momentan liegt ja die Lebensdauer eines A64 bei 4-6 Jahren (Nach dem, wa ich hier so gelesen habe).
Denn je feiner die Mikrostrukturen sind, desto stärker steigt ja die Elektronenmigration an!
Haben wir dann bald reine Game-Prozzies mit ner mittleren Lebensdauer von 1-2 Jahren? :eek:
Also quasi selbstauflösende Prozessoren... (würde ja auch den Umsatz ankurbeln! ;) )
Wie weit runter können die noch gehen mit dem Fertigungsprozess?
P1

Abgesehen von Wuermchen81:

1) A64 Lebensdauer 4-6 Jahre? Wo steht das?
2) mit kleiner werdenden Strukturen nehmen auch die (Kern-)spannungen ab. Damit wird die Leistungsaufnahme geringer. Wo ist deiner Meinung nach das Problem?
3) Lebensdauer für sogenannte "Game-Prozzis" 1-2Jahre? Belege?


Du...

Ich werden in Zukunft solche "Scherze" lassen, da sie nur für Stress sorgen.
Wenn überhaupt, dann achte ich auf eine besonders leicht erkennbare Formulierung des Scherzes.
Euer Gast

[Trap]

Hab die Folien wieder rausgesucht:
http://www.selse.org/presentations/UIUC_SBorkar_April_11_2006.pdf (der Teil mit der Zuverlässigkeit fängt bei Seite 35 an)

Wäre mit Kommentar sicherlich interessanter :frown:

[=Floi=]

optimierung für die garantie?
4 jahre wäre ja ein witz