【IT168 专稿】随着几家高端服务器厂商逐渐放弃自己原有的处理器平台,高端服务器的竞争也主要聚焦在了安腾平台和POWER平台之间。
虽然在服务器领域,IBM是惟一使用POWER平台的服务器供应商,但是在微处理器领域,POWER架构却一直在和其他世界著名的厂商在进行联合,推动着这一处理器架构的发展。
近几年来最大的一次合作要算是和索尼、东芝合作推出cell处理器,让POWER架构在更多的领域得以大规模应用。
此外,在处理器领域,IBM还与AMD进行了广泛的合作,让更多更新的技术加入到POWER架构当中。早在2003年1月,IBM就曾经与AMD达成协议,联合开发用于未来高性能产品的下一代半导体制造技术。
而这些合作,也推动了IBM POWER处理器的发展,让更多的技术加入到POWER处理器当中,为IBM的服务器增加了更多的动力,最近,IBM推出的p595服务器便是搭载了这样的一些新技术,让服务器的处理速度得以大幅提升。
这两项晶体管技术被命名为SOI(silicon on insulator,绝缘体上外延硅)技术和DSL(Dual Stress Liner,应变硅)技术。
据IBM方面提供的资料显示,与没有使用该技术制造的同类晶体管相比,加载在新的处理器上的这些突破性的工艺可在相同的能耗水平下,将晶体管的速度提高多达24%。另外,Dual Stress还可用于降低处理器的电力消耗。
DSL(Dual Stress Liner)技术
这项技术在2004年12月的时候,AMD和IBM就联合宣布在晶体管技术工艺领域取得突破,宣布开发出一种新的应变硅晶体管技术工艺——Dual Stress Liner,当时公布的数字是能够将半导体晶体管的响应速度提高24%。
IBM最初开发应变硅是为了将其用于去年推出的尖端游戏主机产品,这种技术解决了自半导体行业诞生以来一直令处理器设计师们感到苦恼的一个基础性的物理难题。科学家们发现了一种同时拉伸和压缩硅片以大幅提高系统性能和能源效率的方法。
速度更快、能源效率更高的晶体管是更高性能、更低能耗处理器的组建模块。随着晶体管的体积变得更小以及速度变得更快的同时,由于漏电或低效交换而导致能耗更高和散热量更大的风险也在增加,应变硅技术可以帮助克服这些挑战。
通过拉伸一个晶体管中的硅原子以及压缩另一个晶体管中的硅原子,应变硅可以提高n沟道和p沟道半导体晶体管的性能表现。应变硅技术无需使用高难度、高成本的新制造技术,可迅速集成到使用标准工具和原材料的量产制造过程之中。
DSL技术的原理是类似于英特尔在90nm生产技术中引入的应变硅技术,晶体管越微细化,运行速度就越高,但同时也会引发泄漏电流增加、开关效率降低,从而导致耗电和发热量的增加。而Dual Stress Liner通过向晶体管的硅层施加应力,同时实现了速度的提高与耗电量的降低。
换句话说,DSL能改变硅之间的原子格,从而让晶体管获得更快的响应时间及更低的热量。在一种情况下硅原子是被“拉开”的,而在另一种情况下则是“挤在一起”的,这通过把它们移到一个具有要么伸展,要么压紧的原子格的氮化物封闭层上来实现。DSL能够被用于两种类型的晶体管:NMOS和PMOS(具有n和p通道)。
SOI(silicon on insulator,绝缘体上外延硅)技术
SOI(Silicon-on-insulator)技术是指在在绝缘层上(如二氧化硅)再附着非常薄的一层硅,在这层SOI层之上再制造电子设备。SOI与传统的半导体生产工艺(一般称为bulk CMOS)相比可提高性能25%-35%,降低功耗1.7-3倍。
相关POWER处理器的这项技术的最近一次亮相是在日本举行的“2005年国际固体电路会议(ISSCC 2005)”上,当时是在发布由索尼集团、美国IBM和东芝联合开发的微处理器“Cell”的有关工艺技术详情时所提到的,介绍了该处理器采用的栅长46nm的晶体管应用了SOI(silicon on insulator,绝缘体上外延硅)技术和应变硅技术。
SOI技术为部分空乏型(Partially Depleted),采用粘贴或SIMOX(注氧分离)晶圆,栅长为46nm,栅绝缘膜使用SiON,以SiO2换算的膜厚为1.05nm。逻辑电路使用2个不同的阀值电压。布线为8层铜布线,其中的低介电率(low-k)膜采用了CVD法形成的SiOC。
当时,Cell处理器的生产基地包括IBM位于美国东费希基尔的300mm生产线和索尼集团位于日本长崎的“Fab2”。而且还在探讨在日本大分TS半导体(OTSS)进行生产的可行性,但目前尚未确定。
但是,处理器技术的进步并不能代表整个系统性能的进步,因此,需要花费一定的时间来进行研发工作。
此次发布的新平台就是基于IBM对平衡的系统设计,所以这些新技术在处理器级别上实现的性能提升可以一直转移和放大到系统级别。
与以前的系统相比,新系统的各组件——包括处理器到处理器的互连、处理器到高速缓存的速度以及所有芯片和总线的速度都得到了大幅度提高,这样才能够保持平衡的系统性能表现。