Dioda antena pada prosesor Pentium

Dioda antena pada prosesor Pentium

• Saat meneliti die silikon prosesor Pentium, ditemukan struktur tempat jalur sinyal terhubung ke substrat silikon. Ini adalah "dioda antena" yang melindungi rangkaian selama proses manufaktur.
• Intel merilis prosesor Pentium pada 1993, yang menjadi awal dari lini prosesor berkinerja tinggi. Blog ini meneliti Pentium asli.
• Prosesor modern tersusun dari rangkaian CMOS dan menggunakan transistor NMOS serta PMOS. Transistor NMOS terdiri dari gate, source, dan drain.
• Prosesor Pentium tersusun dari beberapa lapisan logam, dan tiap lapisan menjalankan fungsi yang berbeda. Lapisan logam menghubungkan silikon dan polisilikon untuk membentuk gerbang logika.
• Dalam proses manufaktur, plasma etching digunakan dan efektif untuk menghilangkan logam, tetapi dapat menyebabkan kerusakan lapisan oksida akibat "efek antena".
• Efek antena adalah masalah ketika kawat logam panjang mengumpulkan muatan dari plasma dan menghasilkan tegangan besar. Ini dapat merusak oksida gate transistor.
• Untuk mencegah masalah antena, kawat panjang dapat dibagi menjadi segmen-segmen pendek, dipindahkan ke lapisan logam yang lebih atas, atau ditambahkan dioda antena untuk membuang muatan.
• Pada Pentium, dioda antena hanya digunakan bila diperlukan, dan sebagian besar masalah antena diselesaikan melalui routing.
• Pada sirkuit terpadu modern, efek antena masih tetap menjadi masalah, dan aturan antena dalam proses manufaktur harus dipatuhi. Pelanggaran terhadap aturan ini dapat merusak chip.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Setelah Ken memposting di subreddit /r/chipdesign, bagus juga bahwa dia menyebut thread tersebut dan memberikan tautannya

  • Dia adalah insinyur physical design yang merancang layout chip untuk blok yang terdiri dari miliaran standard cell menggunakan perangkat lunak Cadence dan Synopsys
  • Alur desain secara otomatis menambahkan dioda antena ke semua pin input blok
  • Tool sudah cukup baik untuk menghindari antena dengan membagi net internal lewat lompatan layer
  • Sebagian muatan muncul dalam proses CMP
  • Chip modern memiliki sekitar 20 layer metal, dengan banyak layer via di antaranya serta layer dasar tempat transistor sebenarnya berada
  • Wafer harus rata sebelum layer berikutnya dibuat

• Penulis: Ini mungkin topik yang sangat asing, tetapi semoga menarik bagi sebagian orang

  • Fakta menarik tentang "antena" dalam manufaktur chip: tidak ada hubungannya dengan antena sungguhan
  • Selama manufaktur, muatan dapat terakumulasi pada kawat panjang karena bahan kimia yang berinteraksi dengan kawat yang terekspos
  • Muatan ini harus pergi ke suatu tempat untuk melindungi sisa rangkaian
  • Tidak terkait dengan RF
  • Teknologi modern 28 nm ke bawah memiliki aturan desain yang luas untuk mencegah efek "antena"

• Diskusi tentang arsitektur IC memang menarik, tetapi saya juga ingin memuji halaman ini dan halaman lain yang menyediakan foto rangkaian

  • Foto-fotonya bukan hanya mencerahkan, tetapi juga memiliki palet warna yang sangat bagus dan menenangkan

• Menarik untuk meneliti teknologi berusia 31 tahun dan terkejut oleh kompleksitasnya

• Saya penasaran apakah dioda antena dimaksudkan untuk mengurangi kerusakan selama manufaktur, atau apakah itu juga berdampak saat runtime dalam lingkungan noise elektromagnetik

• Sangat keren bahwa artikel ini muncul di halaman depan setelah saya membeli Pentium-75 di pusat daur ulang lokal

  • Saya bisa memegang chip SX969 di tangan sambil melihat die shot Ken
  • Paket keramik Pentium ini sangat khas, dan saat CPU diletakkan di meja, bunyinya seperti meletakkan pecahan kaca

• Saya sarankan untuk melihat kebutuhan dioda antena pada teknologi SOI

  • Karena substrat bukan lagi tempat pelarian yang aman, ada lebih banyak oksida yang dapat terpapar tegangan diferensial besar selama manufaktur