предел частоты полупроводников 4,4 - 4,8 ГГц

ten-stage common-source amplifier showed 10dB gain at 1.0THz
The transistors are 25nm gate length indium phosphide (InP) HEMTs.
http://www.electronicsweekly.com/news/research-news/us-claims-thz-transistor-...

Забей.
Если уж интеловский ширпотреб работает под азотом на 6+ГГц, а ИБМовский на 5Ггц в штатном режиме...

То еще ничего не понятно, где будет предел для ЦПУ общего назначения.

Забей, это попугаи, не герцы

Может я конечно ошибаюсь, но на сколько я знаю там хоть охлаждай жидким азотом но частоту не повысить, связанно по моему со временем прохождения - рассасывания электронов в базе, затворе, если я конечно не ошибаюсь и в связи с этим вырисовывается предел в немногим больше 4ГГц.

Сейчас пишут что разогнали процессоры до 8ГГц

А кто сказал, что внутри процессора одно ядро, может там 4 ядра по 2ГГц, которые эмулируют работу одного процессора, отсюда и цифра, а потом в дело вступают меркетологи, у которых главное выбе-быстрее-сильнее...

Да я и писал что скорее всего это брехня. Но может я ошибаюсь, вот тут статью привели на сколько я понял что при уменьшении толщины базы, затвора повышается и частота. Хотелось бы узнать на самом деле правда что предел немногим больше 4ГГц или нет.

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BFR520.pdf - транзистор. На 9 ГГц. Стоит 20 рублей в локальном радиомагазине в моём городе. И я могу найти тебе дофига таких транзисторов.

А как работает Wi-Fi на 5 ГГц? А китайская радиоаппаратура для FPV на 5.8 ГГц? Там лампы что ли по-твоему стоят?

Или это всё теория заговора?

Технологии не стоят на месте. Быть может там другие подложки используются, другой техпроцесс, ещё что-нибудь другое. Быть может, преподаватель говорил только про кремневые транзисторы, а ты в этот момент спал. Но то, что сейчас существует полупроводниковое оборудование, работающее на частотах сильно больше 4.8 ГГц - это научный факт. А теории принято подстраивать под факты, а не наоборот.

Нельзя полноценно сымулировать одно быстрое ядро кучей медленных. Ибо многие задачи не параллелятся. И легко сделать тест, на котором обман раскроется.

Так только у амд, а тред про процессоры.

и то что нам раньше говорили в институтах то же ложь?

Лол. Дай угадаю, институт был российский/украинский?

Я не буду спорить, что такая частота возможна, просто зная маркетологов и журналистов, которые любят проводить ограниченные тесты на тех задачах, где действительно все отработает как надо ради красивой рекламы...

KivApple Заголовок в документации на транзистор которую вы привели громкий «NPN 9 GHz wideband transistor» только почему то все параметры и характеристики даны до 2 ГГц.

А теперь поищи что-то кроме дискретки и радиотрактов. Как же я люблю тех кто не может в свч кроме цифирь.

А теперь поищи что-то кроме дискретки и радиотрактов. Как же я люблю тех кто не может в свч кроме цифирь.

Извини, не совсем понял что ты хочешь сказать...

Ну оно и понятно, откланиваюсь

со временем прохождения - рассасывания электронов в базе, затворе, если я конечно не ошибаюсь и в связи с этим вырисовывается предел в немногим больше 4ГГц.

То есть ограничения происходят из известных на тот момент материалов и конструкций элементарной базы.

http://habrahabr.ru/company/intel/blog/194836/ потрать минут 5 на чтение статьи

Только вот рано или поздно находится человек, который пишет аргументированное опровержение. Во всяком случае если речь идёт о чём-то весьма популярном. Про то, что, скажем, гипертрединг не равен полноценным ядрам написано много где. Про разницу между десятичными и двоичными гигабайтами - тоже. А про то, что процессоры не работают на частотах выше 4.8 ГГц на самом деле, а лишь рисуют красивые цифры - с такой информацией я не встречался. ТС без всяких аргументов (он помнит, что ему когда-то кто-то говорил, что полупроводники не могут работать выше какой-то частоты, при этом сейчас ни одной научной работы на эту тему он найти не может) выплюнул обвинения в заговоре производителей.

SjZ статья немного не про то что я имел ввиду. Я говорю вообще про частоту работы полупроводников - например одного транзистора, а соотвественно например и всей тактовой частоты процессора. В статье же сказано о невозможности увеличения скорости работы процессора которое связанно с особенностями работы самого этого процессора. Кстати в статье на мой взгляд есть ляпы:

Предположим, что самая длинная стадия требует для исполнения 500пс (пикосекунд) времени. Это длительность такта в машине с частотой 2ГГц. Допустим теперь, что мы хотим сделать такт в два раза короче – 250пс. Просто так… Ничего, кроме частоты, менять не собираемся. Такой ход приведет только к тому, что проблемная стадия будет исполняться два такта, но по времени это будут все те же 500пс. К тому же значительно возрастут сложности проектирования и увеличится тепловыделение процессора.

500пс это один такт и операция выполняется за один такт - то есть за 500пс, потом мы повышаем частоту, теперь один такт 250пс, а операция почему то теперь стала выполняться не за один так, а за два, то есть те же 500пс.

То есть мы берём во внимание просто время выполнения 500пс, но ведь правильно выполнение операций измерять не во времени, а в тактах. То есть если операция выполняется за один такт - 500пс, а потом мы поднялди частоту в два раза - такт стал 250пс, то соответственно и операция - операции которые выполнялись за один так по времени теперь займу 250пс, а не 500пс.

Тупо ищу в гугле transistor frequency record и вижу список пдфок с индексом цитируемости.

Не думаю что в статье ошибка. Были такие говнопроцы pentium 4, где частота была уже 3+ ггц, а производительность на ядро в несколько раз меньше современной. Это называется instructions per cycle.

Вероятно, параметры транзистора сильно портятся после этих частот, но это не значит, что он перестаёт работать.

Ну а ты приведи ссылку на хоть одну научную публикацию о том, что полупроводники нельзя сделать для частот выше 4.8 ГГц. Этот вопрос по-любому исследовался, а раз тебе преподаватель что-то такое говорил, то были получены некие результаты. Нет публикации - нет научного факта. Про вечные двигатели у себя в гараже утверждает куча народа, но только вот почему-то повторить их ни у кого кроме автора не получается.

Я ставлю на то, что преподаватель говорил про конкретную технологию полупроводников, являющуюся high-end во времена твоего обучения. Или даже во времена обучения твоего преподавателя. Я ни раз сталкивался с тем, что в российских ВУЗах преподают устаревшую информацию. Особенно ярко это проявляется в IT, но в принципе может же в и других сферах. Хотя возможны и иные варианты. Преподаватели преподавателям рознь. Может его уволили из НИИ за то, что он не выполнил план по разработке транзистора на 5 ГГц, а он всю жизнь теперь пытается всех убедить, что такое невозможно и выгнали его незаслуженно?

Вас не по тем учебникам учили. Я помню определение на первой странице «Учебника радиотехники для вузов» какого-то бородатого 60-го года:

Радиотехника, это .... с частотой колебания от 0 Гц до 10 гГц

Это не ляп. Есть же такое понятие, как «время распространения сигнала через схему» (оно зависит от кучи параметров, включая все ёмкости и индуктивности дорожек, а также просто их длину - скорость света никто не отменял - например, на частоте 5 ГГц никакой путь сигнала не может превышать 6 сантиметров - и это без учёта времени на срабатывание транзисторов). Вот мы приложили фронт тактового сигнала на вход схемы - а на выходе получили корректный результат только через 500 пс. И всё. Меньше не можем в принципе.

Точнее можем, но это надо менять схемотехнику тормознутого модуля, чтобы время распространения сигнала стало меньше. А по условию задачи мы такими сложными вещами не занимаемся, а частоту поднять всё равно хотим. Тогда решение лишь одно - внести маленькое и простое изменение в схему процессора, чтобы тормознутый модуль работал в течении двух тактов, как в течении одного, сделать что-то типа делителя частоты на 2.

Логика бывает не только ТТЛ. И не только эмиттерная.

И частоты там сильно побольше 4.8 ГГц будут...

Это ты щас к чему? У какой-то логики нет понятия «время распространения сигнала через схему»?

Например, радиотелескопы уже давно работают на частотах в десятки ГГц, а не так давно на сотнях ГГц. И на входе стоят МШУ на полупроводниковых транзисторах. Специальных, конечно. Вроде таких: https://en.wikipedia.org/wiki/High-electron-mobility_transistor

4,4 - 4,8 ГГц

Это то время, за которое цепь из транзисторов (стадия конвейера) даёт корректный результат. Естественно, процессор будет работать, с частотой самой медленной цепи.

1e9 / 4.8e6 ~= 208 пикосекунд

Не к тому что нет задержек. А к тому что задержки бывают меньше.

Разумеется, задержки можно уменьшить схемотехнически. Иногда есть куда очевидно оптимизировать. Иногда способ оптимизации найти очень сложно. В статье были даны условные 500 пикосекунд (это значит, что текущая реализация, какого-то элемента конвейера никак не может выдать результат быстрее в силу своей схемотехнической реализации). Я про них и написал.

Чтобы уменьшить задержки придётся перекраивать весь кристалл. Это тяжело и иногда упирается в технологические пределы своего времени (а значит надо вкладывать миллиарды в исследования, а результат хз когда будет). По условию из статьи мы пробовали поднимать частоту без такого - в таком случае единственное возможное решение - поделить частоту тормознутого блока, чтобы он работал больше одного такта, иначе он не успеет выдать корректное значение до начала следующего такта, когда следующая ступень конвейера уже должна его забрать на обработку.

В статье это не указали явно, а сделали молча - можно считать недоработкой авторов. Однако сама по себе статья корректна.

«Маленькое и простое изменение в схему процессора» и тут я взоржал аки конь. http://journals.ioffe.ru/ftp/2014/01/p73-76.pdf на тебе популизм. оцени размеры, соотнеси с размерами транзистора в процессоре, как следует прикинь, сможешь ли ты вообще построить проц на таком, если учитывать, что работа таких транзисторов прямо скажем слаба похожа на работу обычного полевика и следует двадцать раз подумать над топологией, а то получишь дорогой ошметок редких элементов, а не кристалл

Ощущение, что ты представляешь себе комп, и все его воткнутые в мать хардвари, как единый блок, работающий от одного тактового генератора ))

Есть же кеши и шины, и срать на то, как у тебя отработал конкретный блок, т.к. блоки развязаны. Другое дело — паразитная емкость логических элементов, конкретно одного транзистора в конкретной ячейке. И тут скорость ограничивается только потому, что транс не успеет открыться или закрыться. А не потому что там какие-то дорожки по 6 см. Тем более эти 6 см быстрее срезонируют на таких частотах, чем мы там вымеряем какую-то задержку прохождения сигнала.

Ты просто меня не понял. Я рассуждаю исходя из того, что дано в статье.

Допустим, у нас есть процессор с 4 ступенями конвейера. Все ступени кроме одной выполняются менее чем за 250 пикосекунд, а одна требует 500. Мы не хотим заниматься ресёрчем и другие дорогими и сложными вещами, но хотим поднять частоту. Для трёх ступеней конвейера ничего менять не нужно - они и так будут работать. А к тормознутой можно приделать делитель частоты, чтобы она по-прежнему делала свою работу за 500 пикосекунд.

Делитель частоты на 2 - простейшая цифровая схема. Любой этап конвейера является на порядок более сложной схемой. Раз у нас нормально работают другие модули за 250 пикосекунд, то делитель частоты нам точно сделать и присобачить к тормознутой ступени не составит труда.

Это и есть то самое «маленькое и простое изменение в схему процессора».

Научись сначала читать сообщение до конца, а потом отвечать.

Конечно, же блоки развязаны. Иначе как периферия работает с процессором - она ведь далеко. Но размер одного блока процессора уже только из-за скорости света не может быть больше 6 сантиметров на частоте 5 ГГц (при росте частоты - пропорционально ограничение будет ужесточаться). Это много? Так это оценка без учёта других факторов. А с учётом тормозов транзисторов, всяких индуктивностей и ёмкостей, там вполне могут микрометры получиться. И это реально станет проблемой. Что либо техпроцесс уменьшать, либо количество элементов, чтобы блок процессора стал меньше. Кстати, уверен, что все соединения внутри процессора - кратчайшие? Даже при разводке печатной платы приходится жертвовать длинной ради того, чтобы развести в принципе получилось. А внутри процессора сложность разводки превышает любую печатку (а ещё гораздо сильнее проявляются эффекты типа взаимного влияния проводников).

А кеши помогают не всегда. В случае с тем же конвейером не работают. Каждая следующая ступень конвейера опирается на результат работы предыдущей. Не успеет сигнал дойти от парсера инструкции к исполнительному блоку - процессор даст сбой. Можно разбить большой элемент конвейера на более маленькие, чтобы такой фигни не было. Но про это в статье сказали. Как и про то, что это иногда тоже бывает тяжело сделать.

Это причина почему построить Core i7, работающий на частотах в несколько гигагерц, на дискретных компонентах (допустим, у нас есть миллиарды транзисторов и куча места, где их разместить) никак невозможно - хватит того, что дорожки слишком длинные будут и скорости света не хватит. Остальные параметры деталей можно даже не рассматривать.

Однако с ростом частоты те же причины могут привести к проблемам и на уровне микросхемы.

но ведь правильно выполнение операций измерять не во времени, а в тактах

Если на пальцах, то компьютерную логику можно представить как набор из гейтов: NAND или NOR соединённых между собой. Операция копирования операнда из команды в регистр занимает определённое количество гейтов. В этой операции будет самый длинный путь по которому проходит сигнал. Скорость прохождения сигнала не превышает скорость света. Размер гейта N*размер техпроцесса. Итого принципиальный момент выполнения операции это время (не путаем такие операции и команды процессора или микрокода).

Теперь важная вещь: каждый блок (набор таких операций) в процессоре может тактоваться одним и тем же клоком, если надо чтобы разные части процессора тактовались с разными частотами, то взаимодействие между ними не будет слишком сложным и разница частот часто кратная, для простоты реализации.

Итого у нас есть конвейер (pipeline) каждая стадия конвейера должна укладываться в тактовую частоту процессора Есть интересный момент, что чем длиннее этот конвейер (чем больше стадий), тем чаще он будет лажать (и будет что-нидь вроде 0.1 инструкций за такт).

размер одного блока процессора уже только из-за скорости света не может быть больше 6 сантиметров на частоте 5 ГГц

Что есть «размер одного блока процессора»?

с учётом тормозов транзисторов, всяких индуктивностей и ёмкостей

Откуда они там? Паразитные? Так линейные паразитные не влияют так сильно, как сам транзистор. Поэтому туда еще впиливают диод шотки (если не ошибаюсь с названием) который улучшает характеристику скорости открытия транзистора.

В случае с тем же конвейером не работают

Весь конвейер вешается на один такт, выход вываливается в кеш/буфер. Тот кому надо, придет и заберет. Ну-ка вспомни как там в проце — отдельные блоки, для умножений, вычитаний, сумм и прочего. Вот они родимые. Отработал, положил в кеш. Все.

скорости света
скорости света
скорости света
скорости света
скорости света

Ну харош уже. Скорости света хватит всем. Истинная же проблема в паразитной емкости нелинейных элементов.

Я тебя прекрасно понял, но реально к частотам процессора это нынче не относится. оптимизация схемотехники по времени распространения сигналов для процессоров, уже лет двадцать точно, автоматизирована и практически не возможна в ручном режиме, ну если только ты не гений или идиот, выбирай. Время переключения полевых структур, как на прошлых так и на нынешних технологиях производства процессоров, зависит от толщины затвора и подвижности электронов для данной технологии, по нынешним временам можем принять за константу, фабов раз два и, а и все . Интел жестко обосрамшись на частоте 4,8ГГц, заряд потек по подложке, не оно конечно работает, но *** с ошибками, притом не предсказуемыми.

заряд потек по подложке

http://reactionimage.org/img/gallery/1968804931.jpg

Или ты всетаки образно?

Человек жаловался, что в статье пишут, что один из элементов конвейера невозможно запустить с задержкой меньше 500 пикосекунд - «я вот подам сигнал с периодом 250 пикосекунд - и все элементы схемы сразу заработают в два раза быстрее». А я ему пытаюсь объяснить, что он не прав. Что конкретная реализация элемента конвейера накладывает жёсткие ограничения на минимальный период. Ограничение по скорости света - самое очевидное и интуитивно понятное. Не надо разбираться с кучей формул по индуктивности и ёмкости. Достаточно поделить скорость света на частоту и получить максимальную длину пути внутри элемента. И результат внезапно оказывается не таким уж и большим (6 сантиметров - это мало, даже относительно размера процессора). Получается, что ДАЖЕ ЭТО может мешать. А скорость света по идее самое мягкое ограничение. Все остальные ограничения схемотехники по определению жёстче (ибо любой процесс не может происходить быстрее скорости света).

Можно я тебя проигнорирую? Мне правда лень отвечать.

Хотелось бы узнать на самом деле правда что предел немногим больше 4ГГц или нет

Нет. Тут играют роль 2 фактора - подвижность носителей заряда и размеры прибора (транзистора). Т.е. при той же подвижности уменьшение размера позволяет увеличить частоту. В целом да, для кремния считалось 4-5ГГц пределом, на более высокой частоте применялись арсенид-галлиевые приборы, там подвижность выше в несколько раз. Перспективным считался индий с подвижностью на порядок больше чем у кремния, т.е. с пределами порядка десятков гигагерц. Однако ключевое слово здесь - «считалось», т.к. пока что удается обходится просто уменьшением размера.

А как работает Wi-Fi на 5 ГГц? А китайская радиоаппаратура для FPV на 5.8 ГГц? Там лампы что ли по-твоему стоят?

Там вполне может стоять конвертер на одном транзюке из арсенида галлия, который переносит сигнал на ПЧ в 1-2 ГГц, а то и меньше. Но в принципе, вопрос правильный, т.к. ТС спрашивает о полупроводниках «вообще».

Может (: И таки 6 сантиметров, это дохрена скажу я тебе. Но да, против природы не попрешь, но мы же о технологии, а не теор физике. И ограничение технологии никуда пока не делось. А десятки гигагерц использовали и в девяностых, но это не делает эти технологии пригодными для процессоров.

только почему то все параметры и характеристики даны до 2 ГГц

Потому, что Ft=9ГГц, означает, что на этой частоте b=1, т.е. реально что-то полезное можно сделать на частотах в несколько раз меньше.

предел частоты работы полупроводников около 4,4 - 4,8 ГГц

Одиночные полупроводники Si-Ge: 350 ГГц при комнатной и 500 ГГц при температуре 4.5 K, (InP, InGaAs в 1.5 - 2 раза быстрее).

Короче говоря, еще с каких-то там затертых годов прошлого века радары (бытовые и народно хозяйственные :-)) работают на частоте 3 и 9 ГГц, эти частоты надо же чем то обрабатывать, да?
И даже транзисторами :-)

Но это чисто ламерские рассуждения.

Тут много всего написали, я могу вдруг повториться, извиняюсь.

Рекордам разгона не верить никакого резона нет. Нормальный разгон подразумевает прохождение тестов как стабильности так и производительности. Монотонное увеличение производительноти (количества вычислений в секунду, FLOPS всякие) фиксируется с увеличением тактовой частоты, так что указанные 5 и 6 ГГц не фикция.

С другой стороны, есть архитектуры, при достижении определенной частоты в которых, случаются разные сбои конвееров, и производительность перестает расти, и даже падает, хоть частоста продолжает расти. Это тоже выясняется на тестировании, но это не показатель, это не физическое ограничение, а ошибка архитектуры (или просто инженерное решение при упрощении разработки).