Les Processeurs

PLAN Définition Historique Procédé de fabrication Les deux grands fondeurs Le choix du système de refroidissement DEMO L'avenir des microprocesseurs Conclusion

Définition Le processeur, (ou CPU, Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement » en français) est le composant essentiel d'un ordinateur qui interprète les instructions et traite les données d'un programme. C'est le processeur qui apporte aux ordinateurs leur capacité fondamentale à être programmés, c'est un des composants nécessaires au fonctionnement de tous les types d'ordinateurs, associés aux mémoires primaires et aux dispositifs d'entrée/sortie. Un processeur construit en un seul circuit intégré est communément nommé microprocesseur Source Wikipédia

HISTORIQUE [ 1948 ] Premier prototype du transistor chez BELL Labs. [ 1958 ] IBM passe une commande de 100 transistors à Fairchild Semiconductor's, fabriqués suivant le procédé « MESA Process ». Ce procédé est le précurseur du procédé photo lithographique. [ 1970 ] Intel fabrique le premier microprocesseur commercial intégré à transistors, c'est la famille 4000 composée du 4001, une ROM de 2048 bits ; le chip 4002 c'est une RAM de 320 bits ; le chip 4003 c'est un registre à décallage 10 bits ; le chip 4004 c'est le microprocesseur 4 bits, 2800 transistors et 60.000 IPS ( Instruction-Par-Seconde ...et pas des MIPS ! ).

[ 1974 ] Motorola sort son microprocesseur 8 bits, le 6800 [ 1974 ] Motorola sort son microprocesseur 8 bits, le 6800. Intel contre-attaque avec la sortie du 8080 ( 2 mhz et 6000 transistors ), ce dernier est mis à prix à 360 $ tout de même. Début de la bataille entre Motorola et Intel. Texas Instruments introduit le tms1000, premier micro contrôleur 8 bits à intégrer RAM et ROM. [ 1976 ] Zilog sort le populaire Z80. Toujours en 8 bits, MOS Technology lance le 6502 pour 20 $ : c'est avec ce microprocesseur qu'un certain Steve Wozniak fabrique dans son garage de Sunnyvale en Californie, un prototype dans une caisse en bois, appelé APPLE 1 ; plus tard suivra l'APPLE II, puis III, toujours avec le 6502. La même année Intel sort la famille MCS-48 et le 8748, précurseur du futur 8051.

[ 1982 ] Marque un tournant chez Intel avec l'annonce en mars du 80186 et 80188 processeurs 16 bits pour l'embarqué, le 82586 un coprocesseur mathématique, et le 80286 le 16 bits fer de lance des PC IBM. Motorola réplique avec le 68010 comparable au 80286 ; au milieu des années 80, la bataille est à son apogée entre les binômes Intel / IBM et Motorola / Apple. Cette même année Motorola fait les premiers tests de son processeur 68020, 32 bits, 8 MIPS et 200.000 transistors.

[ 1984 ] Introduction du Macintosh par Apple : un phénomène social dans cette révolution de l'électronique ; à cette époque le 68000 de Motorola vaut 35 $ seulement.

[ 1989 ] Intel sort le 80486, 32 bits, 1,2 Millions de transistors, 50 Mhz au prix de 950 $.

[ 1992 ] Introduction du Pentium ou 80586, 32/64 bits, 3 millions de transistors, 300 MIPS à 100 Mhz, au prix de 1000 $. [ 1994 ] Motorola sort le 68060 dernier de la famille 68k. [ 1995 ] AMD sort le K5 à 100 Mhz appelé aussi « Pentium killer » et le K6 l'année suivante. Création de la société Transmeta à Santa Clara Californie. Cette société travaille sur un concept innovant appelé le code Morphing, dont le principe est de traduire n'importe quel code x86 en un code natif pour leur processeur basé sur une architecture VLIW (Very Long Instruction Word ). Les processeurs de ce type sont dotés d'un mot d'instruction très long (couramment supérieur à 128 bits). Transmeta donnera naissance plus tard au processeur Crusoe, puis Efficeon.

Procédé de Fabrication Procéder de fabrication : La fabrication d'un microprocesseur est un procédé complexe dont la tendance est de se compliquer de plus en plus. La loi de Moore, qui indique que le degré d'intégration des microprocesseurs double tous les 18 mois, indique également que les coûts de production doublent en même temps que le degré d'intégration. La photolithogravure : Ce procédé est actuellement le plus répandu. Étapes du processus: Matière première La matière première pour fabriquer les microprocesseurs est le silicium. Le matériau doit être pur à 99,99 %. On l'utilise sous forme de galette de 500 µm et ayant jusqu'à 100 mm de diamètre, appelé wafer. Un wafer va supporter de nombreux processeurs. Toutefois, d'autres matériaux sont parfois employés, comme le germanium.

Étapes de fabrication * Préparation de la couche : On expose le wafer à du dioxygène pur après chauffage pour fabriquer une couche d'oxide en surface, ensuite le wafer est recouvert d'un verni photosensible. * Transfert : On transfère le dessin du circuit à reproduire sur la surface photosensible à l'aide d'un masque, comme pour la peinture au pochoir, en l'exposant aux ultraviolets, puis le verni non soumis au UV est dissout grâce à un solvant spécifique. * Gravure : L'oxyde de silicium est donc protégé aux endroits exposés aux ultraviolets, par le verni. Un agent corrosif va creuser la couche d'oxyde aux endroits non protégés. * Dopage : On dissout ensuite le verni exposé avec un autre solvant et, des ions métalliques, appelés dopants, sont introduits dans l'oxyde de silicium restant, afin de le rendre conducteur. * Couche suivante : L'opération est renouvelée pour créer les couches successives du microprocesseur (jusqu'à 20).

Principales Constructeurs

Il existe plusieurs constructeurs nous aborderons les deux principaux, AMD et INTEL. En effet, leurs produits présent sur le marché occupent le cœur de la plupart de nos machines. Le dernier né de chez Intel : Le i7