Na semana passada a Intel revelou detalhes sobre o novo processo de fabricação de 45 nm e alguns detalhes dos primeiros processadores de 45 nm, codinome Penryn. Neste artigo explicaremos o que há de novo neste processo de 45 nm da Intel e sobre os processadores Penryn.
O maior problema em migrar para uma tecnologia de fabricação menor – isto é, usando transistores menores – é a corrente de fuga. Enquanto que em processadores antigos utilizando tecnologias de fabricação maiores o problema de corrente de fuga não era tão relevante, quando falamos de processadores com transistores muito pequenos a corrente de fuga pode representar não apenas um grande desperdício de energia mas também superaquecimento. Por outro lado, transistores menores significam uma maior velocidade de chaveamento dos transistores – ou seja, maior desempenho.
Os transistores dentro do processador são tradicionalmente construídos usando um eletrodo de polisilício e um dielétrico de óxido de silício em seu gate, que é um material de baixa constante dielétrica (“low-K”), significando uma relativa alta corrente de fuga.
Durante anos o Santo Graal na indústria dos processadores tem sido o desenvolvimento de material dielétrico de alta constante dielétrica (“high-K”) para ser usado no gate do transistor. Este material apresenta uma corrente de fuga muito menor se comparado a materiais dielétricos com baixa constante dielétrica (“low-K”) como o óxido de silício.
O que a Intel anunciou na semana passada foi que eles desenvolveram tal material (usando Háfnio, um elemento químico na mesma coluna do Zircônio e Titânio na tabela periódica) e está usando este material em seu processo de fabricação de 45 nm. Além disso, o eletrodo do gate foi modificado para usar metal (a Intel não disse que metal é usado) em vez de polisilício. A combinação de um eletrodo metálico e um material dielétrico de alta constante dielétrica (“high-K”) no gate produz uma alta corrente quando o transistor está “ligado” e uma baixa corrente quando o transistor está “desligado” – o que resulta em baixa corrente de fuga.
O que é interessante é que esta tecnologia já vem sendo usada há um ano – os chips de memória RAM estática de 45 nm da Intel usam esta tecnologia, mas a Intel não divulgou isto quando lançaram chips de memória SRAM de 45 nm.
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Figura 1: Comparação entre um transistor usado nos atuais processadores da Intel e um novo transistor de alta constante dielétrica (“high-K”).
As principais vantagens da utilização de transistores com gate de metal e dielétrico com alta constante dielétrica (“high-K”) no novo processo de fabricação de 45 nm da Intel comparado ao atual processo de 65 nm são:
- Aproximadamente duas vezes o aumento na densidade dos transistores. Isto significa que a Intel pode colocar mais transistores na mesma área. Dessa forma eles podem construir chips menores ou manter o tamanho atual mas colocando mais transistores.
- Aproximadamente 30% na redução da potência de chaveamento dos transistores.
- Mais de 20% na redução no tempo de chaveamento no transistor (isto é, os transistores são pelo menos 20% mais rápidos, o que resulta em chips mais rápidos) ou a diminuição em até cinco vezes da corrente de fuga entre a fonte (source) e o dreno (drain) do transistor.
- Redução de mais de dez vezes da corrente de fuga no gate do transistor
A Intel também anunciou que continuará com seu cronograma e anunciará seu processo de fabricação de 32 nm em 2009 e seu processo de fabricação de 22 nm em 2011.
A primeira geração de processadores usando o novo processo da fabricação de 45 nm é chamado Penryn.
O Penryn não é o codinome de um processador específico, mas o codinome do núcleo de 45 nm que será usado em processadores para os mercados de notebook, desktop e servidores.
A Intel não revelou muitos detalhes sobre esses novos processadores. Tudo o que eles disseram foi que eles já têm protótipos rodando vários sistemas operacionais e que terão versões de dois e de quatro núcleos (com 410 milhões de transistores e 820 milhões de transistores, respectivamente), usarão um novo conjunto de instruções SSE, chamado SSE4 (que trará 47 novas instruções SSE ao processador), caches maiores e novos aprimoramentos em sua microarquitetura. | 
