Форумы Modlabs.net: Почему охлаждают именно азотом? - Форумы Modlabs.net

Читал я эту ветку и просто со стула падал, ржачка продолжалась до подхода шефа ))).
Без обид, просто моя контора занимается сверхпроводниками.

Теорию неплохо разъяснили Warlock и VerWolf, я поясню пару моментов.

1. Полупроводники при криогенных немпературах не становятся диэллектриками у них лишь изменяется падение напряжения на p-n переходе: при комнатной температуре на p-n переходе падает 0.7 Вольт, при 77 К уже 1 Вольт, а при 4.2 К уже 5 Вольт. Работа полупроводников при температурах жидкого азота вполне возможна, правда одычно нужно вносить коррективы в схемотехнику и менять напряжения питания.

2. Сверхпроводниковые схемы (джозефсонвские переходы) все еще остаются чем-то из области фантастики: я не слышал о чипах на джозефсоновских переходах насчитывающих более чем 10-20 вентилей. Хотя SQUID магнитометром (опять же джозефсоновский переход) и СВЧ цепями на основе высокотемпературных сверхпроводников уже никого не удивишь, до полноценных микросхем еще очень далеко.

3. Насчет того что ионизирующие излучения убивают сверхпроводимость вы малость загнули: дозы нужны те еще )))).... Обычно сверхпроводимость пропадает либо из-за нагрева, либо из-за влияния магнитных полей, особенно импульсных.

4. Бухгалтерия: 1 литр жидкого гелия стоит 3-6 $. Гелий не азот, его в термос не нальешь - минимальный набор гелиевой криогеники выскочит более чем в $3000.

deFrag - а мы батенька собственно и не пытались блеснуть знаниями в области криотехники - а вот вы давайте просвятите нас .

- вы привели значения для какой технологии изготовления полупроводников ?
-работа при азотном охлаждении- не вполне возможна а - ваще возможна ( но чем больше в микросхеме элементов тем выше вероятность что будет отказ .

Короче напутствие такое -
Хотите рекордов , адреналина , жажды скорости и вам не жалко железо и вы полны уверенности в своих силах , вперед- жидкий азот ждет своих героев разгоняторов- это ваш шанс !
- лучше один раз попробовать !

deFrag - вы там не со стула падайте - а делайте нам -супер проц !

Ну вы тут и понаписали цитат из справочников Во-первых, давно уже существуют сверхпроводники при температурах порядка 180 K, из сложной керамики... Во-вторых, компьютер на джозефсонских переходах стоит в музее политеха в МСК, ктому интересно - посмотрите. Это советские студенты в 80-х баловались... Несерьезно, но всё-таки...

А процу от охлаждения, кстати, еще хуже будет, такты может начать пропускать. Оптимальная температура - около 50-60 градусов и понижать её ВРЕДНО! Поверьте мне, я всё-таки курс микроэлектроники изучал

2VerWolf

Цифирь приведена для дискретных компонентов: диодов и биполярных транзисторов.
По падению напруги на диоде даже температуру измеряют. КМОП, вполне возможно, будет при температурах ниже азота вести иначе.

Увы в российских условиях ничего быстрее 200 МГЦ сделать нельзя.....

2Pronix - так проц никто в азот и не макает, охлаждение идет через медный стакан, температура в глубине кристалла далеко не азотная.

2 деФраг: Я говорил про то, что охлаждать до сверхнизких температур кристалл нет смысла...

ProniX пояснить слабо???

Ну почему же, можно и пояснить... Грубо говоря, кролик - это не только ценный мех, но и два килограмма диетического мяса Т.е. процессор - это не только медные проводники, это еще и транзисторы с диодами Резисторов в процессоре нет - их заменяют стабилизаторы тока. Так вот, полупроводники обладают интересными свойствами - при увеличении температуры их сопротивление падает... Применительно к транзисторам это значит, что входная ВАХ смещается вниз... Иными словами, получается, что для того, чтобы открыть транзистор, требуется меньшее напряжение. Это, в принципе, хорошо, так как позволяет снизить выделяемое тепло. Но! Также приближаются друг к другу логические уровни нуля и единицы и процессор начинает иногда их путать, что приводит к зависаниям. Это я рассказал, почему процессор перегревать нельзя. А вот при переохлаждении входная ВАХ транзистора смещается вверх и для его открытия требуется баааальшое напряжение, что приводит к увеличению выходного тока того транзистора, который его отпирает. Иными словами, снова - перегрев. Т.е. чем сильнее его охлаждать, тем больше вероятность того, что напряжение на базе не сможет открыть транзитор до насыщения и вместо единички он останется в нуле. Снова - глюк. Получается, что надо искать золотую середину и находится она в районе 60 градусов... вот.

ProniX вот будут прцы из карбида кремния делать,тогда и +300 процу не помеха,а сейчас для выжимания всех соков ,только МИНУС..

Ну сколько раз говорить, не увеличивает производительность черезмерное охлаждение, а только понижает... Какой минус, для проца даже плюс 20 - уже черезмерное охлаждение, глючить начнет...

ProniX я испытывал проц при темпе +12 , флопы прибавились,вот млин La1k'а тут нет,он бы тебе всё разъяснил...начнет глючить,повысим напряжение,и всё пучком...

Добавлено Фев 14, 2004 18:32:

Сегодня мощность чипов наращивается всем известным образом - за счет уменьшения размеров транзисторов, увеличения их количества, и отношения напряжение/размер транзистора.

Между тем, еще несколько десятков лет тому назад проводились серьезные исследования на тему влияния низких температур на работу электронных схем. Комбинация получилась идеальная: производительность работы увеличивалась, за счет уменьшения времени переключения транзистора и сопротивления межтранзисторных соединений, одновременно повышалась надежность за счет увеличения времени жизни и уменьшения количества отказов. Таким образом, есть и альтернативный вариант для увеличения производительности чипов - достаточно охладить их до весьма низких температур. Чем, кстати, и пользуются их производители, когда им надо показать потенциал своего детища - достаточно применить жидкий азот.

Как показывают результаты опытов, в среднем, в зависимости от характеристик чипа, можно говорить где-то о приросте 1-3 процентов производительности CMOS транзисторов на снижение температуры на каждые 10 градусов Цельсия. Это очень не мало - снизив температуру чипа, к примеру, с 60 градусов выше нуля до 40 градусов ниже нуля, как это вполне успешно делает сегодня Kryotech, мы получим суммарное снижение в 100 градусов, а это - уже плюс 10-30 процентов к производительности, что на сегодняшний день для центральных процессоров дает прирост в сотни мегагерц. (с)

Мда... Вы еще "Московский комсомолец" процитируйте )) А Криотек - страшная фирма, продавать азотные охладители - это как продавать амулеты от сглаза

Повышение напряжения действительно положительно влияет на стабильность работы, т.к. уровень логической единицы поднимается... Тут же всё просто...

ProniX да вы батенька,я гляжу, атеист полный ваша подпись,противоречит вашим убеждениям

Кароче читал я на какомто сайте что у процов максимальное КПД наблюдается при примерно -140, а вы тут говорите работать не будут а еще я читал в какомто научном журнальчике что уже есть сверхпроводники которые работают при комнатной температуре Итриво-Купрум-Баривый-Оксид в виде кирамики работает при +30 цельсиев.

PSIX сказал:

Подпись моя, кстати, это цитата из стихов одного очень известного физика :) Ну, я тоже в этой области специализируюсь :)

А по религиозным убеждениям - агностик, т.е. верю в непознаваемость мира...

ProniX Зделать можно все( даже познать мир) но для етого надо уйма времини.....

Ну в том, что мир можно познать в принципе, я думаю, мы с тобой разойдемся во мнениях Однако это уже философия

ProniX сказал:

Ну, Криотек выпускала не азотные, а системы с киогенным охлаждением. Да и давно это было, уже не выпускает.

deFrag -Увы в российских условиях ничего быстрее 200 МГЦ сделать нельзя.....

чего чего - что я слышу, я знаю что Россия не только может делать элементы с частотами 5 и выше Ггц но и делает (правда дискретные) .
- насчет микросхем сверх высокой интеграции на таких частотах то вы правы не могет наш человек - но это до поры др времени .
Кстати Россия ведет разработки в области молекулярных процессоров .

Я например держал в руках как то савдеп. микруху счетчик 86 г выпуска не помню точно серию(аналог 500) - так она у меня работала на частотке 600 мег (по пачпорту до 1 гиг ! )
(прравда ЭСЛ технология производства , грелась страшно !!! )

Люди хватит дескутировать - берите азот и вперед - все будет работать , все познается экспериментально

На данном этапе развития процессоров применение охлаждения до минус 100 градусов оправданно частично .

Цитата

Дяяя...сильно повышать напряг на проце,без фреона,это процеубийство,будут ЛОКАЛЬНЫЕ ПЕРЕГРЕВЫ,ВНУТРИ ПРОЦА,что следовательно приведёт к нехилым тормозам,и проц сдохнет,с фреоном же удается буквально выковырять это локальное тепло,следовательно с фреоном можно достич больших резалтов...тока щас до меня всё это доперло...

Никто не говорит про повышение напряжения. Подумайте, что инженеры, разрабатывавшие чип, не глупее нас с вами. И никогда не помешает чтение книжек про микроэлектронику.

Добавлено Фев 22, 2004 0:19:

И вы хоть перечитывайте мои предыдущие посты - не могу я всё по пятьдесят раз перепечатывать! Там где-то в глубине темы лежит объяснение, почему кристалл нельзя слишком сильно охлаждать...