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AMD Opteron 1xx Prozessoren & nVIDIA nForce3 Chipsatz

Intro

Bereits 1999 stellte AMD seine Pläne für die K8-Architektur als Antwort auf Intels geplante Netburst Microachitecture der Öffentlichkeit vor. Doch lange hat es gedauert, bis im April 2003 endlich die ersten Opteron Prozessoren am Markt erschienen. In der Zwischenzeit, insbesondere in den vergangenen Monaten, musste sich die zunehmend alternde K7-Architektur mit dem immer stärker werdenden Pentium 4 Prozessor messen, wobei AMDs Spitzenmodelle immer weiter an Boden verloren haben und schließlich auch das lange Zeit recht gut treffende Model Rating in Schieflage geraten ist.

Heute erscheint nun die SingleProzessor-Variante des Opteron, der Opteron 1xx. Diese Variante ist für den Top-End-Workstationbereich gedacht. Allerdings hat die Vergangenheit bewiesen, dass auch für Workstations vorgesehene Systeme im großen Stil im Desktop-Bereich Einzug finden können - so geschehen beispielsweise bei Intels E7205 "Granite Bay" Chipsatz.


AMD Opteron 1xx Prozessoren & nVIDIA nForce3 Chipsatz


Als Plattform für die heutige Vorstellung der Opteron 1xx CPUs hat AMD den nVIDIA nForce3 Chipsatz auserkoren, doch leider kam es auf Seiten des Chipsatzherstellers zu Verzögerungen und letztendlich bedeutet das für uns und Euch, dass wir am heutigen Datum lediglich ein Preview zu dem liefern können, was uns in wenigen Wochen dann erwarten wird.


Der AMD Opteron Prozessor

 I. Fertigung

Mit der Produktion des Prozessors hat AMD einen großen Schritt in der Fertigungstechnologie gemacht. Obwohl ursprünglich schon für den Athlon mit Barton-Core vorgesehen, ist der Opteron der erste Prozessor, der in moderner Silicon on Insulator (SOI) Technologie in 130nm Strukturgröße hergestellt wird. Bisher wurden Chips auf Wafern aus Silizium-Einkristall höchster Reinheit (etwa 99,999999999%, sogenannte Eleven-nines) hergestellt.

Im Zuge immer kleiner werdender Strukturen und Betriebsspannungen nehmen selbst kleine Leckströme immer weiter an Bedeutung zu und nehmen sowohl Einfluss auf das Schaltverhalten als auch auf die Verlustleistung. Um diese unerwünschten Effekte zu begrenzen, wurden in der Vergangenheit mehrere Techniken entwickelt, mit SOI wurde eine der vielversprechendsten Technologien zur Marktreife gebracht. Dabei befindet sich eine Schicht Siliziumdioxid unter der elektrisch aktiven Schicht, in welcher die Transistoren eingebettet sind und begrenzt somit als Isolator unerwünschte Leckströme ins Substrat.

Es gibt mehrere Arten der Herstellung von SOI-Wafern. Die gebräuchlichste ist das Zusammenbonden zweier Einkristall-Wafer, auf deren Oberfläche ein thermisches Oxid aufgewachsen wurde. Beim Aufwachsen verbindet sich bei hohen Temperaturen um ca. 1000°C Sauerstoff mit dem Silizium zu Siliziumdioxid.


AMD Opteron 1xx Prozessoren & nVIDIA nForce3 Chipsatz
Quelle: processpecialties.com


Das Zusammenbonden der Wafer funktioniert wie das Zusammenklappen eines Sandwich, dabei werden die beiden Oxidschichten aufeinander gelegt und kurzzeitighohen Temperaturen ausgesetzt. Bei diesem sogenannten Tempern verbinden sich die beiden Oxide zu einer homogenen Schicht. Anschließend wird eine Seite bis auf wenige µm abgeschliffen und darin die Transistoren gefertigt.


AMD Opteron 1xx Prozessoren & nVIDIA nForce3 Chipsatz
Quelle: ece.neu.edu


Alternativ lassen sich einzelne Sauerstoffatome via Ionenimplantation ins Silizium einbringen, die dann mit einem Temperschritt mit dem umgebenden Silizium zu Siliziumdioxid reagieren. Allen Techniken gemeinsam ist die aufwendige Herstellung im Einscheibenprozess, wohingegen normale Einkristallwafer, die ja auch Ausgangsmaterial für die Weiterverarbeitung zu SOI-Wafern sind, industriell in größeren Mengen hergestellt werden können. Daher kosten SOI-Wafer ein Vielfaches normaler Wafer.



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