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微細化

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

微細化（びさいか、die shrink、optical shrink、process shrink）とは、半導体デバイス特にトランジスタの単純な半導体スケーリングを指す言葉。 ダイ（またはチップとも呼ぶ）の微細化は、リソグラフィックノードの進展など発展した製造プロセスで同じような回路を作ることである。

微細化によってチップ製造メーカーの全体的なコストは低減し、製品の利益率は向上する。 なぜならプロセッサの大きな構造上の変更が無いことで研究開発コストが低減し、一方で１枚のシリコンウェハーから作られるプロセッサーダイが増えると製品あたりのコストが低減するためである。

詳細

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微細化は、インテル、AMD（かつてのATIを含む）、NVIDIA、サムスンなどの半導体メーカーにとって、利益率と性能を改善する上で重要となる。

2000年代の例として、Cedar Mill Pentium 4プロセッサ 90ナノメートル（nm）（英語版）CMOSから65 nm（英語版）CMOS）、Penryn Core 2プロセッサ（65 nm（英語版）CMOSから45 nm（英語版）CMOS）、Brisbane Athlon 64 X2プロセッサ（90 nm（英語版）SOIから65 nm（英語版）SOI）、ATIとNVIDIA両方の様々な世代のGPUがある。

2010年1月、インテルはClarkdale Core i5とCore i7プロセッサをリリースした。 それまでのNehalemマイクロアーキテクチャを用いた45 nm（英語版）プロセスから、微細化した32 nm（英語版）プロセスへいち早く移行した。 インテルは特にチックタック戦略による定期的な頻度での製品性能の改善のために微細化に注力していた。 このビジネスモデルでは、マイクロアーキテクチャが新しくなること（チック）に続いて、そのマイクロアーキテクチャで微細化（タック）をすることで性能と利益率を改善する。 [1]

微細化はエンドユーザーにも利益をもたらす。 微細化は半導体素子のon/off（スイッチング）をする各トランジスタで使われる電流を低減する一方、チップのクロック周波数を維持し、製品の消費電力（と熱発生）を低減し、クロック速度のヘッドルーム[注釈 1]を増加させ、価格を低下させるためである。[1] 直径200ミリメートル（φ200 mm）またはφ300 mmのシリコンウェハーを製造するコストは製造ステップ数に比例し、ウェハー上のチップ数には比例しない。 よって微細化により多くのチップをウェハー上に作り、その結果チップ当たりの製造コストを低下させる。

ハーフノード

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CPU製造において、微細化はITRSによって定義されたリソグラフィックノードの進歩を常に含んでいる。

GPUとSoCの製造では、微細化はITRSによって定義されなかったノードでのチップの微細化をしばしば含む。 これは例えば150 nm、110 nm、80 nm、55 nm、40 nm、より最近では14 nmノードのようなものであり、「ハーフノード」と呼ばれる。 これはITRSが定義したあるノードからより小さなノードに微細化する前に、その2つのノード間に設定された暫定的なノードであり（「ハーフノード・シュリンク」と呼ばれる）、R&Dコストを削減する目的がある。

ITRSノードまたはハーフノードのどちらへ微細化するかの選択は、集積回路デザイナーではなくファウンドリー次第である。

ハーフ・シュリンク
メインのITRSノード 暫定のハーフノード
250 nm220 nm
180 nm150 nm
130 nm110 nm
90 nm80 nm
65 nm55 nm
45 nm40 nm
32 nm28 nm
22 nm20 nm
16 nm14 nmと12 nm[2]
10 nm8 nm
7 nm6 nm
5 nm4 nm

脚注

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注釈

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  1. ↑ 信号処理機能が指定された公称レベルを超えることができる量。

出典

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関連項目

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外部リンク

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