Здравствуйте!

Как вы считаете, какие есть трудности в разработке однокристального компьютера, который по своим возможностям был аналогичен ПК?

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 1 2011, 14:42

На одном кристалле придется расположить процессор, видеоадаптер, интерфейсную часть, flash-память (вместо НМЖД), DRAM.
Чтобы сделать flash или DRAM необходимы определенные технологические опции. Есть-ли такие процессы, которые поддерживают и то, и другое?

Перед тем, как делать flash и DRAM можно покрыть всё остальное защитной плёнкой. Или наоборот, вначале сдалать память, а потом всё остальное. Так или иначе эта проблема решена в МК, там и ПЗУ и ОЗУ на кристалле.

Сложностей нет, есть экономическая (не)целесообразность- высокая стоимость размещения требуемого кол-ва памяти в классическом "процессорном" техпроцессе (в 20-50 раз дороже выходит, чем обычная память с конвеера).
Все кроме памяти размещается без проблем уже сейчас, и бодро гоняет десктопный Linux.

Тоесть цена подобного чипа превосходит стоимость аналогичного ПК?
Но если память размещена на кристалле, то, как мне кажется, она может работать быстрее. Обычная плата оперативной памяти опять же содержит несколько блоков. Хотя, если разобрать подобный блок, то можно увидеть, что довольно много места там занимает распайка на выводы и корпус.
Возможно в скором времени придут к созданию полностью интегральных ПК. Например с внедрением техпроцесса 20 нм.

К слову, раньше компьютеры состояли из множества дискретных элементов и были очень ненадёжными и медленными, когда были внедрены интегральные схемы, надёжность и скорость компьютера повысилась. Затем интегральные схемы становились всё больше, а их количество сокращалось. В конце концов всё должно свестись к одной интегральной схеме с портами ввода вывода стандартных протоколов (HDMI, DVI, USB и т. д.) которые, возможно будут нуждаться только в разводке на плате.

Да, знаю, есть уже довольно мощные интегральные компьютеры, но всё же их скорость пока отстаёт от ПК.

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 2 2011, 03:19

Можно сделать Stacked Die, но это будет уже два кристалла.
В микроконтроллерах действительно есть и ОЗУ, и ПЗУ. Но ОЗУ там статическая, низкой плотности.

Если сделать Stacked Die с памятью, которую сложно объединить со всем остальным всё же есть ещё несколько аспектов, наверное поэтому производители не сильно торопятся с реализацией подобных кристаллов
- Производство распределено между многими компаниями, и каждая является специалистам в своей области
- Подобные системы будет невозможно модернизировать
- Возможно возникнут проблемы с тепловыделением

Интересно, во сколько обойдётся такой проект:
1. Лицензировать у разработчиков использование микросхем прошлого поколения
2. Объединить всё в один кристалл (сборку кристаллов)
4. Возможно разработать техпроцесс
3. Заказать производство у TSMC

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 2 2011, 08:23

Да вы хоть сейчас можете купить процессоры и память в виде голых порезанных кристаллов(т.е. без корпуса) в любых количествах, в том числе и самые современные, и сами руками/заказать сборку процессора/памяти/чипсета/чего угодно в одной гибридной микросхеме.

Это будет "одна" микросхема, работать будет лучше чем на печатной плате (т.к. короче расстояния), но стоить возможно несколько дороже.

Объединить память и процессор на одном кристалле не выйдет, т.к. несовместимые процессы.
Т.е. в принципе память делается(eDRAM, SRAM), то она площадь большую занимает на каждый мегабайт, чем если делать память без процессора.

Но если разработаете техпроцесс, где и процессор и память эффективно работают на одном кристалле и занимают мало места(=столько же, если и по отдельности делать), смело патентуйте, и до конца жизни ни в чем себе отказывать не будете ;-)

Гибридную микросхему такого уровня маловероятно своими руками сделать, только заказать, наверное можно, что бы роботы сделали. Возможно это некоторое переходное решение.

Гигабайты памяти SRAM, может быть, с введением техпроцесса <20 нм перестанут быть чрезмерно дорогим удовольствием.

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 2 2011, 14:58

Возможно, но для гигабайта все равно потребуется несколько кристаллов.
Сейчас площадь ячейки статической памяти в процессе 65нм составляет ~0.5 мкм2
Соответственно плотность хранимой информации там около 2 Мбит/мм2
На кристалл 12x12 мм2 влезет 200 Мбит (для 65 нм).
Уменьшение норм до 20 нм даст увеличение плотности не более чем в 10 раз.

Получается, чтобы создать 1 Гб памяти при нормах 20 нм (20 Мбит/мм2) необходимо кристалл площадью около 24*24 мм2

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 2 2011, 16:23

На таких размерах наверняка будут проблемы с выходом годных. Хотя для памяти это не так критично, можно запасных строк и столбцов понаделать.

Да, получается опять проблема, ведь это только память столько занимает, а там ещё достаточно много блоков. Так что размеры, скорее всего, будут ещё больше, а выход годных меньше.

Как вариант можно использовать сборки кристаллов по технологии through-wafer via.
Кстати, при определённом разряжении поверхность металла настолько активируется, что он может быть спаян без нагрева и припоев. Просто кристаллические решётки становятся почти единым целым. В таком случае подобную сборку можно считать единым кристаллом?

Вот, это уже три года, как реализовано
http://www.electronicsweekly.com/Articles/...-production.htm

Сообщение отредактировал Lyubimov - Jun 2 2011, 19:16

Нет, кристаллов кремния все равно больше одного.
Каждый нужно отдельно проектировать, отдельно делать фотошаблоны, отдельно изготавливать и тестировать.
При разработке микросборки придется учитывать паразитные параметры межсоединений между кристаллами, для это наверняка потребуется отдельный САПР.
На тему "система в корпусе" нашлась такая рекламная статья http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/2.../Article_03.pdf

Спасибо, хорошая статья