Longitud de la puerta de medio paso de los transistores
El bloque de construcción de un núcleo de procesador es un transistor. Es un dispositivo semiconductor generalmente con 3 o 4 terminales (fuente, compuerta, drenaje y cuerpo o sustrato). Actúan como interruptores para la salida de valor bajo o alto (0 o 1). Usando transistores hacemos compuerta lógica, con compuertas lógicas hacemos funciones más complejas (unidad lógica aritmética, unidad de control). Una combinación de estas funciones hace que el procesador completo (junto con otros objetos periféricos como los cables de interconexión).
Volviendo a los transistores, hay un parámetro muy importante asociado con ellos, la longitud de la puerta de medio tono.
Fuente: posibilidades de reducción
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Por lo tanto, es básicamente la mitad de la distancia entre los contactos a través de un transistor. Si ve la tabla en el lado derecho de esta página, Plantilla: Procesos de fabricación de semiconductores, encontrará la velocidad a la que ha disminuido el tono medio en las últimas décadas. El problema ahora es que hemos golpeado un Muro de Poder.
El consumo de energía en un transistor puede ocurrir de dos maneras:
1. El consumo dinámico de energía ocurre cuando la conmutación del transistor se realiza entre alto y bajo. Por lo tanto, cuando un transistor se utiliza activamente para la lógica, la potencia de conmutación que se consume es la potencia dinámica.
2. El consumo de energía estática se produce debido a la corriente de fuga entre la fuente y los terminales de drenaje, incluso cuando no se realiza ninguna conmutación. Esto es una pérdida de energía totalmente derrochadora.
El problema que enfrentamos al reducir la longitud del paso es que la corriente de fuga aumenta con la disminución de la longitud de la puerta de medio paso. Se está acercando a la mitad del consumo total de energía.
Podemos aumentar la densidad del transistor en el chip, pero el porcentaje de chip que podemos usar activamente a la vez se ha reducido drásticamente. Actualmente es inferior al 5% (3,3% para ITRS de 32 nm). Esto tiene en cuenta que la potencia total que tenemos para el consumo es fija.
Fuente: núcleos de conservación y mis propios cálculos.
Es posible que haya observado que la frecuencia de los transistores que se utilizan en sus computadoras portátiles personales no ha aumentado meteóricamente como lo hizo hace unos años y en su lugar ha habido un cambio para aumentar el número de núcleos. A pesar de que la tecnología detrás de los transistores ha mejorado rápidamente. La pared de poder es la razón detrás de esto.
Una gran cantidad de empresas ya han bajado a 22 nanómetros. ¿Cuánto más pueden llegar sin inventar un cambio de paradigma en la forma en que se diseñan los procesadores, en la forma en que se escriben las aplicaciones? ¿Computación más paralela, menos secuencial? Tal vez. ¿Qué más?
