Počet tranzistorů - Transistor count

Výroba polovodičových
součástek
4-fach-NAND-C10.JPG
Škálování MOSFET
( procesní uzly )
Budoucnost

Počet tranzistorů je počet tranzistorů v elektronickém zařízení. Obvykle se týká počtu MOSFETů ( tranzistorů s efektem pole na bázi oxidu kovu a polovodiče nebo tranzistorů MOS) na čipu s integrovaným obvodem (IC), protože všechny moderní integrované obvody používají MOSFET. Jedná se o nejběžnější měřítko složitosti IC (ačkoli většina tranzistorů v moderních mikroprocesorech je obsažena v mezipaměti , která se skládá převážně ze stejných obvodů paměťových buněk replikovaných mnohokrát). Rychlost, s jakou se počet tranzistorů MOS zvýšil, se obecně řídí Moorovým zákonem , podle kterého se počet tranzistorů přibližně každé dva roky zdvojnásobí.

Jak 2019, největší počet tranzistor v komerčně dostupné mikroprocesor je 39,54  miliard MOSFETy v AMD je Zen 2 založené Epyc Rome , což je 3D integrovaný obvod (s osmi matric v jednom balení) vyrobeny za použití TSMC "y 7 nm Proces výroby polovodičů FinFET . Od roku 2020, nejvyšší počet tranzistor za grafický procesor (GPU) je Nvidia je GA100 Ampér s 54 miliard MOSFETy, vyrobených pomocí TSMC v Postupu 7 nm . V roce 2019 byl nejvyšší počet tranzistorů v jakémkoli IC čipu Samsung 1 terabajtový eUFS ( 3D skládaný ) V-NAND flash paměťový čip s 2 biliony MOSFETů s plovoucí bránou ( 4 bity na tranzistor ). Od roku 2020 je nejvyšším počtem tranzistorů v každém IC čipu engine pro hluboké učení nazývaný Wafer Scale Engine 2 od Cerebras , využívající speciální konstrukci pro směrování kolem jakéhokoli nefunkčního jádra v zařízení; má 2,6 bilionu MOSFETů, vyrobených 7 nm procesem FinFET TSMC .       

Rok Komponent název Počet MOSFETů
(v miliardách)
2019 mikroprocesor
(komerční)		 Epyc Řím 39
2020 GPU Ampér GA100 54
2019 jakýkoli IC čip Čip Samsung V-NAND 2000
2020 jakýkoli IC čip Wafer Scale Engine 2 2 600

Pokud jde o počítačové systémy, které se skládají z mnoha integrovaných obvodů, superpočítač s nejvyšším počtem tranzistorů od roku 2016 je čínský Sunway TaihuLight , který pro všechny CPU/uzly kombinoval „asi 400 bilionů tranzistorů v části zpracování hardwaru "a" DRAM obsahuje asi 12 kvadrilionů tranzistorů, a to je asi 97 procent všech tranzistorů. " Pro srovnání, nejmenší počítač , od roku 2018 zakrnělý zrnkem rýže, má řádově 100 000 tranzistorů. Rané experimentální polovodičové počítače měly jen 130 tranzistorů, ale používaly velké množství diodové logiky . První počítač s uhlíkovými nanotrubičkami má 178 tranzistorů a je to 1bitový počítač s jednou instrukční sadou , později je 16bitový (zatímco sada instrukcí je 32bitová RISC-V ).

Pokud jde o celkový počet existujících tranzistorů, odhaduje se, že celkem 13 sextilionů ( 1,3 × 10 22 ) MOSFETy byly celosvětově vyráběny v letech 1960 až 2018. MOSFETy představují nejméně 99,9% všech tranzistorů, z nichž většina byla použita pro flash paměti NAND vyráběné na počátku 21. století. Díky tomu je MOSFET nejrozšířenějším zařízením v historii.

Počet tranzistorů

Graf počtu tranzistorů MOS pro mikroprocesory oproti datům zavedení. Křivka ukazuje zdvojnásobení počtů každé dva roky podle Moorova zákona

Mezi nejčasnější produkty pro použití tranzistorů byly přenosné tranzistorové rádia , zavedené v roce 1954, které obvykle používaly 4 až 8 tranzistorů, často inzerující číslo na pouzdru rádia. Tranzistory s časným spojením však byly relativně objemná zařízení, která bylo obtížné vyrábět na bázi hromadné výroby , což omezovalo počty tranzistorů a omezovalo jejich použití na řadu specializovaných aplikací.

MOSFET (tranzistor MOS), vynalezený Mohamed Atalla a Dawon Kahng v Bell Labs v roce 1959, byl první skutečně kompaktní tranzistor, který by mohl být miniaturní a sériově vyráběný pro širokou škálu použití. MOSFET umožnil vybudovat integrované obvody s vysokou hustotou (IC), umožňující Moorův zákon a velmi rozsáhlou integraci . Atalla poprvé navrhl koncept čipu s integrovaným obvodem MOS (MOS IC) v roce 1960, následovaný Kahngem v roce 1961, přičemž oba poznamenali, že snadná výroba MOSFETu byla užitečná pro integrované obvody. Nejdříve experimentální MOS IC, který měl být předveden, byl 16tranzistorový čip postavený Fredem Heimanem a Stevenem Hofsteinem v laboratořích RCA v roce 1962. Další rozsáhlá integrace byla umožněna zlepšením výroby polovodičových zařízení MOSFET , proces CMOS , vyvinutý Chih-Tang Sah a Frank Wanlass ve společnosti Fairchild Semiconductor v roce 1963.

Jak se průmysl výroby čipů přesouvá na novější procesy, počet tranzistorů na jednotku plochy stále roste. Počet tranzistorů a hustota tranzistoru jsou často uváděny jako technické úspěchy.

Mikroprocesory

Součástí IBM 7070 klece karet naplněn standardní modulární systém karet
Viz také: Mikroprocesorová chronologie a mikrokontrolér

Mikroprocesor zahrnuje funkce počítače je centrální procesorovou jednotkou na jediném integrovaném obvodu . Jedná se o víceúčelové, programovatelné zařízení, které přijímá digitální data jako vstup, zpracovává je podle pokynů uložených v jeho paměti a poskytuje výsledky jako výstup.

Rozvoj technologie integrovaných obvodů MOS v 60. letech vedl k vývoji prvních mikroprocesorů. 20-bit MP944 , vyvinutý společností Garrett AiResearch pro US Navy ‚s F-14 Tomcat stíhací letoun v roce 1970, je považován za jeho designér Ray Holt být první mikroprocesor. Jednalo se o vícečipový mikroprocesor vyrobený na šesti čipech MOS. Námořnictvo jej však klasifikovalo až do roku 1998. 4bitový Intel 4004 , vydaný v roce 1971, byl prvním jednočipovým mikroprocesorem. To bylo možné díky zlepšení MOSFET design MOS silikon-gate technologie (SGT), který byl vyvinut v roce 1968 u společnosti Fairchild Semiconductor by Federico Faggin , kdo pokračoval používat technologii MOS SGT rozvíjet 4004 s Marcian Hoff , Stanley Mazor a Masatoshi Shima ve společnosti Intel .

Všechny čipy s více než milionem tranzistorů mají mnoho paměti, obvykle mezipaměti na úrovni 1 a 2 nebo více, což představuje většinu tranzistorů na mikroprocesorech v moderní době, kde se velké mezipaměti staly normou. Mezipaměti úrovně 1 matrice Pentium Pro představovaly více než 14% jejích tranzistorů, zatímco mnohem větší mezipaměť L2 byla na samostatné kostce, ale na obalu, takže není zahrnuta v počtu tranzistorů. Pozdější čipy obsahovaly více úrovní, L2 nebo dokonce L3 na čipu. Poslední vyrobený čip DEC Alpha má 90% z toho pro mezipaměť.

Zatímco malá mezipaměť Intel i960CA o velikosti 1 kB, asi 50 000 tranzistorů, není velkou součástí čipu, sama by byla v počátečních mikroprocesorech velmi velká. V čipu ARM 3 se 4 KB byla mezipaměť přes 63% čipu a v procesoru Intel 80486 je jeho větší mezipaměť jen více než třetina, protože zbytek čipu je složitější. Paměti mezipaměti jsou tedy největším faktorem, s výjimkou raných čipů s menšími mezipaměti nebo dokonce starších čipů bez mezipaměti vůbec. Pak je dominantní faktor inherentní složitosti, např. Počet instrukcí, více než např. Paměť, kterou představují registry čipu.

Procesor Počet tranzistorů MOS Datum
zavedení 		Návrhář Proces MOS
( nm ) 		Plocha ( mm 2 )
MP944 ( 20bitový, 6čipový , celkem 28 čipů) 74 442 (5 360 bez ROM a RAM) 1970 Garrett AiResearch ? ?
Intel 4004 (4-bit, 16-pin) 2250 1971 Intel 10 000 nm 12 mm 2
TMX 1795 (? -Bit, 24pinový) 3078 1971 Texas Instruments ? 30 mm 2
Intel 8008 (8bitový, 18kolíkový) 3500 1972 Intel 10 000 nm 14 mm 2
NEC μCOM-4 (4-bit, 42-pin) 2 500 1973 NEC 7 500 nm ?
Toshiba TLCS-12 (12bitová) 11 000+ 1973 Toshiba 6000 nm 32 mm 2
Intel 4040 (4-bit, 16-pin) 3 000 1974 Intel 10 000 nm 12 mm 2
Motorola 6800 (8bitový, 40pinový) 4100 1974 Motorola 6000 nm 16 mm 2
Intel 8080 (8bitový, 40pinový) 6 000 1974 Intel 6000 nm 20 mm 2
TMS 1000 (4-bit, 28-pin) 8 000 1974 Texas Instruments 8 000 nm 11 mm 2
Technologie MOS 6502 (8bitová, 40pinová) 4528 1975 Technologie MOS 8 000 nm 21 mm 2
Intersil IM6100 (12bitový, 40pinový ; klon PDP-8 ) 4 000 1975 Intersil ? ?
CDP 1801 (8bitový, 2čipový, 40pinový) 5 000 1975 RCA ? ?
RCA 1802 (8bitový, 40pinový) 5 000 1976 RCA 5 000 nm 27 mm 2
Zilog Z80 (8bitový, 4bitový ALU , 40pinový) 8500 1976 Zilog 4 000 nm 18 mm 2
Intel 8085 (8bitový, 40pinový) 6500 1976 Intel 3 000 nm 20 mm 2
TMS9900 (16bitový) 8 000 1976 Texas Instruments ? ?
Bellmac-8 (8bitový) 7 000 1977 Bell Labs 5 000 nm ?
Motorola 6809 (8bitový s některými 16bitovými funkcemi , 40pinový) 9 000 1978 Motorola 5 000 nm 21 mm 2
Intel 8086 (16bitový, 40pinový) 29 000 1978 Intel 3 000 nm 33 mm 2
Zilog Z8000 (16bitový) 17 500 1979 Zilog ? ?
Intel 8088 (16bitová, 8bitová datová sběrnice) 29 000 1979 Intel 3 000 nm 33 mm 2
Motorola 68000 ( 16/32 bitů, 32 bitů registry, 16 bit ALU ) 68 000 1979 Motorola 3 500 nm 44 mm 2
Intel 8051 (8bitový, 40pinový) 50 000 1980 Intel ? ?
WDC 65C02 11 500 1981 WDC 3 000 nm 6 mm 2
ROMP (32bitový) 45 000 1981 IBM 2 000 nm ?
Intel 80186 (16bitový, 68pinový) 55 000 1982 Intel 3 000 nm 60 mm 2
Intel 80286 (16bitový, 68pinový) 134 000 1982 Intel 1 500 nm 49 mm 2
WDC 65C816 ( 8/16 bitů) 22 000 1983 WDC 3 000 nm 9 mm 2
NEC V20 63 000 1984 NEC ? ?
Motorola 68020 (32bitová; použito 114 pinů) 190 000 1984 Motorola 2 000 nm 85 mm 2
Intel 80386 (32bitový, 132pinový; bez mezipaměti) 275 000 1985 Intel 1 500 nm 104 mm 2
ARM 1 (32bitový; bez mezipaměti) 25 000 1985 Žalud 3 000 nm 50 mm 2
Novix NC4016 (16bitový) 16 000 1985 Harris Corporation 3 000 nm ?
SPARC MB86900 (32bitový; bez mezipaměti) 110 000 1986 Fujitsu 1200 nm ?
NEC V60 (32bitový; bez mezipaměti) 375 000 1986 NEC 1 500 nm ?
ARM 2 (32bitový, 84pinový; bez mezipaměti) 27 000 1986 Žalud 2 000 nm 30,25 mm 2
Z80000 (32bitová; velmi malá mezipaměť) 91 000 1986 Zilog ? ?
NEC V70 (32bitový; bez mezipaměti) 385 000 1987 NEC 1 500 nm ?
Hitachi Gmicro/200 730 000 1987 Hitachi 1 000 nm ?
Motorola 68030 (32bitové, velmi malé mezipaměti) 273 000 1987 Motorola 800 nm 102 mm 2
32bitový strojový čip Lisp společnosti TI Explorer 553 000 1987 Texas Instruments 2 000 nm ?
DEC WRL MultiTitan 180 000 1988 DEC WRL 1 500 nm 61 mm 2
Intel i960 (32bitový, 33bitový paměťový subsystém , bez mezipaměti) 250 000 1988 Intel 1 500 nm ?
Intel i960CA (32bitový, mezipaměť) 600 000 1989 Intel 800 nm 143 mm 2
Intel i860 (32/64-bit, 128-bit SIMD , cache, VLIW ) 1 000 000 1989 Intel ? ?
Intel 80486 (32bitová, 4 kB mezipaměti) 1 180 235 1989 Intel 1000 nm 173 mm 2
ARM 3 (32bitová, 4 kB mezipaměti) 310 000 1989 Žalud 1 500 nm 87 mm 2
Motorola 68040 (32bitová, 8 kB mezipaměti) 1 200 000 1990 Motorola 650 nm 152 mm 2
R4000 (64bitová, 16 kB mezipaměti) 1 350 000 1991 MIPS 1 000 nm 213 mm 2
ARM 6 (32bitový, bez mezipaměti pro tuto 60 variantu) 35 000 1991 PAŽE 800 nm ?
Hitachi SH-1 (32bitový, bez mezipaměti) 600 000 1992 Hitachi 800 nm 10 mm 2
Intel i960CF (32bitový, mezipaměť) 900 000 1992 Intel ? 125 mm 2
DEC Alpha 21064 (64bitový, 290pinový ; 16 kB mezipaměti) 1 680 000 1992 DEC 750 nm 233,52 mm 2
Hitachi HARP-1 (32bitová, mezipaměť) 2 800 000 1993 Hitachi 500 nm 267 mm 2
Pentium (32bitové, 16 kB mezipaměti) 3 100 000 1993 Intel 800 nm 294 mm 2
ARM700 (32bitový; 8 kB mezipaměti) 578 977 1994 PAŽE 700 nm 68,51 mm 2
MuP21 (21bitový, 40pinový; obsahuje video ) 7 000 1994 Offete Enterprises 1200 nm ?
Motorola 68060 (32bitová, 16 kB mezipaměti) 2 500 000 1994 Motorola 600 nm 218 mm 2
PowerPC 601 (32bitová, 32 kB mezipaměti) 2 800 000 1994 Apple/IBM/Motorola 600 nm 121 mm 2
SA-110 (32bitová, 32 kB mezipaměti) 2 500 000 1995 Žalud/ DEC/ Apple 350 nm 50 mm 2
Pentium Pro (32bitové, 16 kB mezipaměti; mezipaměť L2 na balíčku, ale na samostatné matici) 5 500 000 1995 Intel 500 nm 307 mm 2
AMD K5 (32bitová, mezipaměti) 4 300 000 1996 AMD 500 nm 251 mm 2
Hitachi SH-4 (32-bit, cache) 10 000 000 1997 Hitachi 200 nm 42 mm 2
Pentium II Klamath (32bitová, 64bitová SIMD , mezipaměti) 7 500 000 1997 Intel 350 nm 195 mm 2
AMD K6 (32bitová, mezipaměti) 8 800 000 1997 AMD 350 nm 162 mm 2
F21 (21bitový; obsahuje např. Video ) 15 000 1997 Offete Enterprises ? ?
AVR (8bitový, 40pinový; s pamětí) 140 000 (48 000 bez paměti ) 1997 Severský VLSI / Atmel ? ?
Pentium II Deschutes (32bitová, velká mezipaměť) 7 500 000 1998 Intel 250 nm 113 mm 2
ARM 9TDMI (32bitový, bez mezipaměti) 111 000 1999 Žalud 350 nm 4,8 mm 2
Pentium III Katmai (32bitová, 128bitová SIMD, mezipaměti) 9 500 000 1999 Intel 250 nm 128 mm 2
Emotion Engine (64bitový, 128bitový SIMD , mezipaměť) 13 500 000 1999 Sony / Toshiba 180 nm 240 mm 2
Pentium II Mobile Dixon (32bitový, mezipaměti) 27 400 000 1999 Intel 180 nm 180 mm 2
AMD K6-III (32-bit, cache) 21 300 000 1999 AMD 250 nm 118 mm 2
AMD K7 (32bitová, mezipaměti) 22 000 000 1999 AMD 250 nm 184 mm 2
Gekko (32bitová, velká mezipaměť) 21 000 000 2000 IBM/ Nintendo 180 nm 43 mm 2
Pentium III Coppermine (32bitová, velká mezipaměť) 21 000 000 2000 Intel 180 nm 80 mm 2
Pentium 4 Willamette (32bitová, velká mezipaměť) 42 000 000 2000 Intel 180 nm 217 mm 2
SPARC64 V (64bitová, velká mezipaměť) 191 000 000 2001 Fujitsu 130 nm 290 mm 2
Pentium III Tualatin (32bitová, velká mezipaměť) 45 000 000 2001 Intel 130 nm 81 mm 2
Pentium 4 Northwood (32bitová, velká mezipaměť) 55 000 000 2002 Intel 130 nm 145 mm 2
Itanium 2 McKinley (64bitová, velká mezipaměť) 220 000 000 2002 Intel 180 nm 421 mm 2
DEC Alpha 21364 (64bitová, 946kolíková , SIMD, velmi velké mezipaměti) 152 000 000 2003 DEC 180 nm 397 mm 2
Barton (32bitová, velká mezipaměť) 54 300 000 2003 AMD 130 nm 101 mm 2
AMD K8 (64bitová, velká mezipaměť) 105 900 000 2003 AMD 130 nm 193 mm 2
Itanium 2 Madison 6M (64bitový) 410 000 000 2003 Intel 130 nm 374 mm 2
Pentium 4 Prescott (32bitová, velká mezipaměť) 112 000 000 2004 Intel 90 nm 110 mm 2
SPARC64 V+ (64bitová, velká mezipaměť) 400 000 000 2004 Fujitsu 90 nm 294 mm 2
Itanium 2 (64bitový; 9  MB mezipaměť) 592 000 000 2004 Intel 130 nm 432 mm 2
Pentium 4 Prescott-2M (32bitová, velká mezipaměť) 169 000 000 2005 Intel 90 nm 143 mm 2
Pentium D Smithfield (32bitová, velká mezipaměť) 228 000 000 2005 Intel 90 nm 206 mm 2
Xenon (64bitový, 128bitový SIMD, velká mezipaměť) 165 000 000 2005 IBM 90 nm ?
Buňka (32bitová, mezipaměť) 250 000 000 2005 Sony/IBM/Toshiba 90 nm 221 mm 2
Cedrový mlýn Pentium 4 (32bitový, velká mezipaměť) 184 000 000 2006 Intel 65 nm 90 mm 2
Pentium D Presler (32bitová, velká mezipaměť) 362 000 000 2006 Intel 65 nm 162 mm 2
Core 2 Duo Conroe (dvoujádrový 64bitový, velké mezipaměti) 291 000 000 2006 Intel 65 nm 143 mm 2
Dvoujádrový Itanium 2 (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 1 700 000 000 2006 Intel 90 nm 596 mm 2
Čtyřjádrový procesor AMD K10 2M L3 (64bitové, velké mezipaměti) 463 000 000 2007 AMD 65 nm 283 mm 2
ARM Cortex-A9 (32bitový, (volitelně) SIMD , mezipaměti) 26 000 000 2007 PAŽE 45 nm 31 mm 2
Core 2 Duo Wolfdale (dvoujádrový 64bitový, SIMD , cache) 411 000 000 2007 Intel 45 nm 107 mm 2
POWER6 (64bitové, velké mezipaměti) 789 000 000 2007 IBM 65 nm 341 mm 2
Core 2 Duo Allendale (dvoujádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 169 000 000 2007 Intel 65 nm 111 mm 2
Uniphier 250 000 000 2007 Matsushita 45 nm ?
SPARC64 VI (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 540 000 000 2007 Fujitsu 90 nm 421 mm 2
Core 2 Duo Wolfdale 3M (dvoujádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 230 000 000 2008 Intel 45 nm 83 mm 2
Core i7 (čtyřjádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 731 000 000 2008 Intel 45 nm 263 mm 2
Čtyřjádrový procesor AMD K10 6M L3 (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 758 000 000 2008 AMD 45 nm 258 mm 2
Atom (32bitová, velká mezipaměť) 47 000 000 2008 Intel 45 nm 24 mm 2
SPARC64 VII (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 600 000 000 2008 Fujitsu 65 nm 445 mm 2
Šestijádrový Xeon 7400 (64bitový, SIMD , velké cache) 1 900 000 000 2008 Intel 45 nm 503 mm 2
Šestijádrový Opteron 2400 (64bitový, SIMD , velké cache) 904 000 000 2009 AMD 45 nm 346 mm 2
SPARC64 VIIIfx (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 760 000 000 2009 Fujitsu 45 nm 513 mm 2
SPARC T3 ( 16jádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 1 000 000 000 2010 Sun / Oracle 40 nm 377 mm 2
Šestijádrový Core i7 (Gulftown) 1 170 000 000 2010 Intel 32 nm 240 mm 2
POWER7 32M L3 (8jádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 1 200 000 000 2010 IBM 45 nm 567 mm 2
Čtyřjádrový z196 (64bitové, velmi velké mezipaměti) 1 400 000 000 2010 IBM 45 nm 512 mm 2
Čtyřjádrová Itanium Tukwila (64bitová, SIMD , velké mezipaměti) 2 000 000 000 2010 Intel 65 nm 699 mm 2
Xeon Nehalem-EX ( 8jádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 2 300 000 000 2010 Intel 45 nm 684 mm 2
SPARC64 IXfx (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 1 870 000 000 2011 Fujitsu 40 nm 484 mm 2
Čtyřjádrový + GPU Core i7 (64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 1 160 000 000 2011 Intel 32 nm 216 mm 2
Šestijádrový Core i7 / 8jádrový Xeon E5
(Sandy Bridge-E /EP) (64bitový, SIMD , velké cache) 		2 270 000 000 2011 Intel 32 nm 434 mm 2
Xeon Westmere-EX ( 10jádrový 64bitový, SIMD , velké mezipaměti) 2 600 000 000 2011 Intel 32 nm 512 mm 2
Atom "Medfield" (64bitový) 432 000 000 2012 Intel 32 nm 64 mm 2
SPARC64 X (64bitový, SIMD , cache) 2 990 000 000 2012 Fujitsu 28 nm 600 mm 2
AMD Bulldozer ( 8jádrový 64bitový, SIMD , cache) 1 200 000 000 2012 AMD 32 nm 315 mm 2
Čtyřjádrový + GPU AMD Trinity (64bitový, SIMD , cache) 1 303 000 000 2012 AMD 32 nm 246 mm 2
Čtyřjádrový + GPU Core i7 Ivy Bridge (64bitový, SIMD , cache) 1 400 000 000 2012 Intel 22 nm 160 mm 2
POWER7+ ( 8jádrový 64bitový, SIMD , 80 MB mezipaměti L3) 2 100 000 000 2012 IBM 32 nm 567 mm 2
Šest jádro zEC12 (64-bit, SIMD velká cache) 2 750 000 000 2012 IBM 32 nm 597 mm 2
Itanium Poulson ( 8jádrový 64bitový, SIMD , cache) 3 100 000 000 2012 Intel 32 nm 544 mm 2
Xeon Phi ( 61jádrový 32bitový, 512bitový SIMD , mezipaměti) 5 000 000 000 2012 Intel 22 nm 720 mm 2
Apple A7 (dvoujádrový 64/32bitový ARM64 , „mobilní SoC “, SIMD , mezipaměti) 1 000 000 000 2013 Jablko 28 nm 102 mm 2
Šestijádrový Core i7 Ivy Bridge E (64bitový, SIMD , cache) 1 860 000 000 2013 Intel 22 nm 256 mm 2
POWER8 ( 12jádrový 64bitový, SIMD , mezipaměti) 4 200 000 000 2013 IBM 22 nm 650 mm 2
Hlavní SoC pro Xbox One (64bitový, SIMD , mezipaměti) 5 000 000 000 2013 Microsoft /AMD 28 nm 363 mm 2
Čtyřjádrový + GPU Core i7 Haswell (64bitový, SIMD , cache) 1 400 000 000 2014 Intel 22 nm 177 mm 2
Apple A8 (dvoujádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 2 000 000 000 2014 Jablko 20 nm 89 mm 2
Core i7 Haswell-E ( 8jádrový 64bitový, SIMD , mezipaměti) 2 600 000 000 2014 Intel 22 nm 355 mm 2
Apple A8X ( tříjádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 3 000 000 000 2014 Jablko 20 nm 128 mm 2
Xeon Ivy Bridge-EX ( 15jádrový 64bitový, SIMD , cache) 4 310 000 000 2014 Intel 22 nm 541 mm 2
Xeon Haswell-E5 ( 18jádrový 64bitový, SIMD , cache) 5 560 000 000 2014 Intel 22 nm 661 mm 2
Čtyřjádrový + GPU GT2 Core i7 Skylake K (64bitový, SIMD , cache) 1 750 000 000 2015 Intel 14 nm 122 mm 2
Dvoujádrový + GPU Iris Core i7 Broadwell-U (64bitový, SIMD , cache) 1 900 000 000 2015 Intel 14 nm 133 mm 2
Apple A9 (dvoujádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 2 000 000 000+ 2015 Jablko 14 nm
( Samsung ) 		96 mm 2
( Samsung )
16 nm
( TSMC ) 		104,5 mm 2
( TSMC )
Apple A9X (dvoujádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 3 000 000 000+ 2015 Jablko 16 nm 143,9 mm 2
IBM z13 (64bitová, mezipaměti) 3 990 000 000 2015 IBM 22 nm 678 mm 2
Řadič úložiště IBM z13 7 100 000 000 2015 IBM 22 nm 678 mm 2
SPARC M7 ( 32jádrový 64bitový, SIMD , cache) 10 000 000 000 2015 Věštec 20 nm ?
Qualcomm Snapdragon 835 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 3 000 000 000 2016 Qualcomm 10 nm 72,3 mm 2
Core i7 Broadwell-E ( 10jádrový 64bitový, SIMD , mezipaměti) 3 200 000 000 2016 Intel 14 nm 246 mm 2
Apple A10 Fusion (čtyřjádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 3 300 000 000 2016 Jablko 16 nm 125 mm 2
HiSilicon Kirin 960 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 4 000 000 000 2016 Huawei 16 nm 110,00 mm 2
Xeon Broadwell-E5 ( 22jádrový 64bitový, SIMD , cache) 7 200 000 000 2016 Intel 14 nm 456 mm 2
Xeon Phi ( 72jádrový 64bitový, 512bitový SIMD , mezipaměti) 8 000 000 000 2016 Intel 14 nm 683 mm 2
Zip CPU (32bitový, pro FPGA ) 1 286 6 LUT 2016 Gisselquistova technologie ? ?
Qualcomm Snapdragon 845 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 5 300 000 000 2017 Qualcomm 10 nm 94 mm 2
Qualcomm Snapdragon 850 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 5 300 000 000 2017 Qualcomm 10 nm 94 mm 2
Apple A11 Bionic (hexa-core 64/32-bit ARM64 "mobile SoC", SIMD , cache) 4 300 000 000 2017 Jablko 10 nm 89,23 mm 2
Zeppelin SoC Ryzen (64bitový, SIMD , cache) 4 800 000 000 2017 AMD 14 nm 192 mm 2
Ryzen 5 1600 Ryzen (64bitový, SIMD , cache) 4 800 000 000 2017 AMD 14 nm 213 mm 2
Ryzen 5 1600 X Ryzen (64bitový, SIMD , mezipaměti) 4 800 000 000 2017 AMD 14 nm 213 mm 2
IBM z14 (64bitový, SIMD , mezipaměti) 6 100 000 000 2017 IBM 14 nm 696 mm 2
Řadič úložiště IBM z14 (64bitový) 9 700 000 000 2017 IBM 14 nm 696 mm 2
HiSilicon Kirin 970 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 5 500 000 000 2017 Huawei 10 nm 96,72 mm 2
Hlavní SoC pro Xbox One X (Project Scorpio) (64bitový, SIMD , mezipaměti) 7 000 000 000 2017 Microsoft/AMD 16 nm 360 mm 2
Xeon Platinum 8180 ( 28jádrový 64bitový, SIMD , cache) 8 000 000 000 2017 Intel 14 nm ?
POWER9 (64bitový, SIMD , cache) 8 000 000 000 2017 IBM 14 nm 695 mm 2
Čip základní platformy Freedom U500 (E51, 4 × U54) RISC-V (64bitový, cache) 250 000 000 2017 SiFive 28 nm ~ 30 mm 2
SPARC64 XII ( 12jádrový 64bitový, SIMD , cache) 5 450 000 000 2017 Fujitsu 20 nm 795 mm 2
Apple A10X Fusion (šestijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 4 300 000 000 2017 Jablko 10 nm 96,40 mm 2
Centriq 2400 (64/32-bit, SIMD , cache) 18 000 000 000 2017 Qualcomm 10 nm 398 mm 2
AMD Epyc ( 32jádrový 64bitový, SIMD , mezipaměti) 19 200 000 000 2017 AMD 14 nm 768 mm 2
HiSilicon Kirin 710 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD , cache) 5 500 000 000 2018 Huawei 12 nm ?
Apple A12 Bionic (hexa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD , cache) 6 900 000 000 2018 Jablko 7 nm 83,27 mm 2
HiSilicon Kirin 980 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD , cache) 6 900 000 000 2018 Huawei 7 nm 74,13 mm 2
Qualcomm Snapdragon 8cx / SCX8180 (octa-core ARM64 "mobile SoC", SIMD , cache) 850000000000 2018 Qualcomm 7 nm 112 mm 2
Qualcomm Snapdragon 855 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 6 700 000 000 2019 Qualcomm 7 nm 73 mm²
Qualcomm Snapdragon 865 (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 10 300 000 000 2020 Qualcomm 7 nm 83,54 mm2
Apple A12X Bionic (osmijádrový 64/32bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 10 000 000 000 2018 Jablko 7 nm 122 mm 2
Fujitsu A64FX (64/32-bit, SIMD , cache) 8 786 000 000 2018 Fujitsu 7 nm ?
Tegra Xavier SoC (64/32 bitů) 9 000 000 000 2018 Nvidia 12 nm 350 mm 2
AMD Ryzen 7 3700X (64-bit, SIMD , cache, I/O die) 5 990 000 000 2019 AMD 7 a 12 nm ( TSMC ) 199 (74+125) mm 2
HiSilicon Kirin 990 4G 8 000 000 000 2019 Huawei 7 nm 90,00 mm 2
Apple A13 (šestijádrový 64bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 850000000000 2019 Jablko 7 nm 98,48 mm 2
AMD Ryzen 9 3900X (64-bit, SIMD , cache, I/O die) 9 890 000 000 2019 AMD 7 a 12 nm ( TSMC ) 273 mm 2
HiSilicon Kirin 990 5G 10 300 000 000 2019 Huawei 7 nm 113,31 mm 2
AWS Graviton2 (64bitový, 64jádrový ARM, SIMD , cache) 30 000 000 000 2019 Amazonka 7 nm ?
AMD Epyc Rome (64-bit, SIMD , cache) 39 540 000 000 2019 AMD 7 a 12 nm ( TSMC ) 1008 mm 2
TI Jacinto TDA4VM (ARM A72, DSP, SRAM) 3 500 000 000 2020 Texas Instruments 16 nm
Apple A14 Bionic (šestijádrový 64bitový ARM64 „mobilní SoC“, SIMD , mezipaměti) 11 800 000 000 2020 Jablko 5 nm 88 mm 2
Apple M1 (osmijádrový 64bitový SoC ARM64, SIMD , cache) 16 000 000 000 2020 Jablko 5 nm 119 mm 2
HiSilicon Kirin 9000 15 300 000 000 2020 Huawei 5 nm 114 mm 2
Apple A15 15 000 000 000 2021 Jablko 5 nm 107,68 mm 2
AMD Ryzen 7 5800H (64bitový, SIMD , cache, I/O a GPU) 10 700 000 000 2021 AMD 7 nm 180 mm 2
Apple M1 Max (10jádrový, 64bitový) 57 000 000 000 2021 Jablko 5 nm

GPU

A grafický procesor (GPU) je specializovaný elektronický obvod navržen tak, aby rychle manipulovat a alter paměti k urychlení budování snímků ve vyrovnávací paměti snímků určen pro výstup na displeji.

Návrhář odkazuje na technologickou společnost, která navrhuje logiku čipu s integrovanými obvody (například Nvidia a AMD ). Výrobce odkazuje na polovodičovou společnost, která vyrábí čip pomocí procesu výroby polovodičů ve slévárně (například TSMC a Samsung Semiconductor ). Počet tranzistorů v čipu závisí na výrobním postupu výrobce, přičemž menší polovodičové uzly obvykle umožňují vyšší hustotu tranzistoru a tím i vyšší počty tranzistorů.

Ram (RAM), který je dodáván s GPU (jako VRAM , SGRAM nebo HBM ) výrazně zvýší celkový počet tranzistor, s pamětí obvykle představuje většinu tranzistorů v grafické kartě . Například nVidia je Tesla P100 má 15  miliard FinFETs ( 16 nm ) v GPU kromě 16 GB z HBM2 paměti, v celkovém objemu asi 150 miliard MOSFETy na grafické kartě. Následující tabulka neobsahuje paměť. Počty tranzistorů paměti najdete v části Paměť níže.   

Procesor Počet tranzistorů MOS Datum zavedení Designéři Výrobci Proces MOS Plocha Ref
µPD7220 GDC 40 000 1982 NEC NEC 5 000 nm
ARTC HD63484 60 000 1984 Hitachi Hitachi
CBM Agnus 21 000 1985 Komodor CSG 5 000 nm
YM7101 VDP 100 000 1988 Yamaha , Sega Yamaha
Tom a Jerry 750 000 1993 Světlice IBM
VDP1 1 000 000 1994 Sega Hitachi 500 nm
GPU Sony 1 000 000 1994 Toshiba LSI 500 nm
NV1 1 000 000 1995 Nvidia , Sega SGS 500 nm 90 mm 2
Realitní koprocesor 2 600 000 1996 SGI NEC 350 nm 81 mm 2
PowerVR 1 200 000 1996 VideoLogic NEC 350 nm
Voodoo grafika 1 000 000 1996 3dfx TSMC 500 nm
Voodoo Rush 1 000 000 1997 3dfx TSMC 500 nm
NV3 3 500 000 1997 Nvidia SGS, TSMC 350 nm 90 mm 2
PowerVR2 CLX2 10 000 000 1998 VideoLogic NEC 250 nm 116 mm 2
i740 3 500 000 1998 Intel , Real3D Real3D 350 nm
Voodoo 2 4 000 000 1998 3dfx TSMC 350 nm
Voodoo Rush 4 000 000 1998 3dfx TSMC 350 nm
Riva TNT 7 000 000 1998 Nvidia TSMC 350 nm
PowerVR2 PMX1 6 000 000 1999 VideoLogic NEC 250 nm
Vztek 128 8 000 000 1999 ATI TSMC, UMC 250 nm 70 mm 2
Voodoo 3 8 100 000 1999 3dfx TSMC 250 nm
Grafický syntezátor 43 000 000 1999 Sony , Toshiba Sony , Toshiba 180 nm 279 mm 2
NV5 15 000 000 1999 Nvidia TSMC 250 nm
NV10 17 000 000 1999 Nvidia TSMC 220 nm 111 mm 2
Voodoo 4 14 000 000 2000 3dfx TSMC 220 nm
NV11 20 000 000 2000 Nvidia TSMC 180 nm 65 mm 2
NV15 25 000 000 2000 Nvidia TSMC 180 nm 81 mm 2
Voodoo 5 28 000 000 2000 3dfx TSMC 220 nm
R100 30 000 000 2000 ATI TSMC 180 nm 97 mm 2
Ploutev 51 000 000 2000 ArtX NEC 180 nm 106 mm 2
PowerVR3 KYRO 14 000 000 2001 Představivost SVATÝ 250 nm
PowerVR3 KYRO II 15 000 000 2001 Představivost SVATÝ 180 nm
NV2A 60 000 000 2001 Nvidia TSMC 150 nm
NV20 57 000 000 2001 Nvidia TSMC 150 nm 128 mm 2
R200 60 000 000 2001 ATI TSMC 150 nm 68 mm 2
NV25 63 000 000 2002 Nvidia TSMC 150 nm 142 mm 2
300 rublů 107 000 000 2002 ATI TSMC 150 nm 218 mm 2
R360 117 000 000 2003 ATI TSMC 150 nm 218 mm 2
NV38 135 000 000 2003 Nvidia TSMC 130 nm 207 mm 2
R480 160 000 000 2004 ATI TSMC 130 nm 297 mm 2
NV40 222 000 000 2004 Nvidia IBM 130 nm 305 mm 2
Xenos 232 000 000 2005 ATI TSMC 90 nm 182 mm 2
RSX Reality Syntezátor 300 000 000 2005 Nvidia, Sony Sony 90 nm 186 mm 2
G70 303 000 000 2005 Nvidia TSMC, Chartered 110 nm 333 mm 2
R520 321 000 000 2005 ATI TSMC 90 nm 288 mm 2
R580 384 000 000 2006 ATI TSMC 90 nm 352 mm 2
G80 681 000 000 2006 Nvidia TSMC 90 nm 480 mm 2
G86 Tesla 210 000 000 2007 Nvidia TSMC 80 nm 127 mm 2
G84 Tesla 289 000 000 2007 Nvidia TSMC 80 nm 169 mm 2
R600 700 000 000 2007 ATI TSMC 80 nm 420 mm 2
G92 754 000 000 2007 Nvidia TSMC, UMC 65 nm 324 mm 2
G98 Tesla 210 000 000 2008 Nvidia TSMC 65 nm 86 mm 2
RV710 242 000 000 2008 ATI TSMC 55 nm 73 mm 2
G96 Tesla 314 000 000 2008 Nvidia TSMC 55 nm 121 mm 2
G94 Tesla 505 000 000 2008 Nvidia TSMC 65 nm 240 mm 2
RV730 514 000 000 2008 ATI TSMC 55 nm 146 mm 2
RV670 666 000 000 2008 ATI TSMC 55 nm 192 mm 2
RV770 956 000 000 2008 ATI TSMC 55 nm 256 mm 2
RV790 959 000 000 2008 ATI TSMC 55 nm 282 mm 2
GT200b Tesla 1 400 000 000 2008 Nvidia TSMC, UMC 55 nm 470 mm 2
GT200 Tesla 1 400 000 000 2008 Nvidia TSMC 65 nm 576 mm 2
GT218 Tesla 260 000 000 2009 Nvidia TSMC 40 nm 57 mm 2
GT216 Tesla 486 000 000 2009 Nvidia TSMC 40 nm 100 mm 2
GT215 Tesla 727 000 000 2009 Nvidia TSMC 40 nm 144 mm 2
RV740 826 000 000 2009 ATI TSMC 40 nm 137 mm 2
Juniper RV840 1 040 000 000 2009 ATI TSMC 40 nm 166 mm 2
Cypress RV870 2 154 000 000 2009 ATI TSMC 40 nm 334 mm 2
Cedar RV810 292 000 000 2010 AMD (dříve ATI) TSMC 40 nm 59 mm 2
Redwood RV830 627 000 000 2010 AMD TSMC 40 nm 104 mm 2
GF106 Fermi 1 170 000 000 2010 Nvidia TSMC 40 nm 238 mm 2
Barts RV940 1 700 000 000 2010 AMD TSMC 40 nm 255 mm 2
Cayman RV970 2 640 000 000 2010 AMD TSMC 40 nm 389 mm 2
GF100 Fermi 3 200 000 000 Březen 2010 Nvidia TSMC 40 nm 526 mm 2
GF110 Fermi 3 000 000 000 Listopad 2010 Nvidia TSMC 40 nm 520 mm 2
GF119 Fermi 292 000 000 2011 Nvidia TSMC 40 nm 79 mm 2
Caicos RV910 370 000 000 2011 AMD TSMC 40 nm 67 mm 2
GF108 Fermi 585 000 000 2011 Nvidia TSMC 40 nm 116 mm 2
Turci RV930 716 000 000 2011 AMD TSMC 40 nm 118 mm 2
GF104 Fermi 1 950 000 000 2011 Nvidia TSMC 40 nm 332 mm 2
Tahiti 4,312,711,873 2011 AMD TSMC 28 nm 365 mm 2
GK107 Kepler 1 270 000 000 2012 Nvidia TSMC 28 nm 118 mm 2
Kapverdy 1 500 000 000 2012 AMD TSMC 28 nm 123 mm 2
GK106 Kepler 2 540 000 000 2012 Nvidia TSMC 28 nm 221 mm 2
Pitcairn 2 800 000 000 2012 AMD TSMC 28 nm 212 mm 2
GK104 Kepler 3 540 000 000 2012 Nvidia TSMC 28 nm 294 mm 2
GK110 Kepler 7 080 000 000 2012 Nvidia TSMC 28 nm 561 mm 2
Oland 1 040 000 000 2013 AMD TSMC 28 nm 90 mm 2
Bonaire 2 080 000 000 2013 AMD TSMC 28 nm 160 mm 2
Durango ( Xbox One ) 4 800 000 000 2013 AMD TSMC 28 nm 375 mm 2
Liverpool ( PlayStation 4 ) Neznámý 2013 AMD TSMC 28 nm 348 mm 2
Havaj 6 300 000 000 2013 AMD TSMC 28 nm 438 mm 2
GM107 Maxwell 1 870 000 000 2014 Nvidia TSMC 28 nm 148 mm 2
GM206 Maxwell 2 940 000 000 2014 Nvidia TSMC 28 nm 228 mm 2
Tonga 5 000 000 000 2014 AMD TSMC, GlobalFoundries 28 nm 366 mm 2
GM204 Maxwell 5 200 000 000 2014 Nvidia TSMC 28 nm 398 mm 2
GM200 Maxwell 8 000 000 000 2015 Nvidia TSMC 28 nm 601 mm 2
Fidži 8 900 000 000 2015 AMD TSMC 28 nm 596 mm 2
Polaris 11 "Baffin" 3 000 000 000 2016 AMD Samsung , GlobalFoundries 14 nm 123 mm 2
GP108 Pascal 4 400 000 000 2016 Nvidia TSMC 16 nm 200 mm 2
Durango 2 ( Xbox One S ) 5 000 000 000 2016 AMD TSMC 16 nm 240 mm 2
Neo ( PlayStation 4 Pro ) 5 700 000 000 2016 AMD TSMC 16 nm 325 mm 2
Polaris 10 "Ellesmere" 5 700 000 000 2016 AMD Samsung, GlobalFoundries 14 nm 232 mm 2
GP104 Pascal 7 200 000 000 2016 Nvidia TSMC 16 nm 314 mm 2
GP100 Pascal 15 300 000 000 2016 Nvidia TSMC, Samsung 16 nm 610 mm 2
GP108 Pascal 1 850 000 000 2017 Nvidia Samsung 14 nm 74 mm 2
Polaris 12 "Lexa" 2 200 000 000 2017 AMD Samsung, GlobalFoundries 14 nm 101 mm 2
GP107 Pascal 3 300 000 000 2017 Nvidia Samsung 14 nm 132 mm 2
Štír ( Xbox One X ) 6 600 000 000 2017 AMD TSMC 16 nm 367 mm 2
GP102 Pascal 11 800 000 000 2017 Nvidia TSMC, Samsung 16 nm 471 mm 2
Vega 10 12 500 000 000 2017 AMD Samsung, GlobalFoundries 14 nm 484 mm 2
GV100 Volta 21 100 000 000 2017 Nvidia TSMC 12 nm 815 mm 2
TU106 Turing 10 800 000 000 2018 Nvidia TSMC 12 nm 445 mm 2
Vega 20 13 230 000 000 2018 AMD TSMC 7 nm 331 mm 2
TU104 Turing 13 600 000 000 2018 Nvidia TSMC 12 nm 545 mm 2
TU102 Turing 18 600 000 000 2018 Nvidia TSMC 12 nm 754 mm 2
TU117 Turing 4 700 000 000 2019 Nvidia TSMC 12 nm 200 mm 2
TU116 Turing 6 600 000 000 2019 Nvidia TSMC 12 nm 284 mm 2
Navi 14 6 400 000 000 2019 AMD TSMC 7 nm 158 mm 2
Navi 10 10 300 000 000 2019 AMD TSMC 7 nm 251 mm 2
Ampér GA100 54 000 000 000 2020 Nvidia TSMC 7 nm 826 mm 2
Ampér GA102 28 000 000 000 2020 Nvidia Samsung 8 nm 628 mm 2
Ampér GA104 17 400 000 000 2020 Nvidia Samsung 8 nm 392 mm²

FPGA

Programovatelné hradlové pole (FPGA) je integrovaný obvod navržen tak, aby být nakonfigurován zákazníkem nebo designéra po výrobě.

FPGA Počet tranzistorů MOS Datum zavedení Návrhář Výrobce Proces MOS Plocha Ref
Virtex 70 000 000 1997 Xilinx
Virtex-E 200 000 000 1998 Xilinx
Virtex-II 350 000 000 2000 Xilinx 130 nm
Virtex-II PRO 430 000 000 2002 Xilinx
Virtex-4 1 000 000 000 2004 Xilinx 90 nm
Virtex-5 1 100 000 000 2006 Xilinx TSMC 65 nm
Stratix IV 2 500 000 000 2008 Altera TSMC 40 nm
Stratix V 3 800 000 000 2011 Altera TSMC 28 nm
Arria 10 5 300 000 000 2014 Altera TSMC 20 nm
Virtex-7 2000T 6 800 000 000 2011 Xilinx TSMC 28 nm
Stratix 10 SX 2800 17 000 000 000 TBD Intel Intel 14 nm 560 mm 2
Virtex-Ultrascale VU440 20 000 000 000 Q1 2015 Xilinx TSMC 20 nm
Virtex-Ultrascale+ VU19P 35 000 000 000 2020 Xilinx TSMC 16 nm 900 mm 2
Versal VC1902 37 000 000 000 2H 2019 Xilinx TSMC 7 nm
Stratix 10 GX 10M 43 300 000 000 4. čtvrtletí 2019 Intel Intel 14 nm 1400 mm 2
Versal VP1802 92 000 000 000 2021 ? Xilinx TSMC 7 nm ?

Paměť

Viz také: Paměť s náhodným přístupem § Časová osa , flash paměť § Časová osa a paměť jen pro čtení § Časová osa

Polovodičová paměť je elektronické zařízení pro ukládání dat , často používané jako počítačová paměť , implementované na integrovaných obvodech . Téměř veškerá polovodičová paměť od 70. let používala MOSFETy (tranzistory MOS), které nahradily dřívější tranzistory s bipolárním spojením . Existují dva hlavní typy polovodičové paměti, paměť s náhodným přístupem (RAM) a energeticky nezávislá paměť (NVM). Na druhé straně existují dva hlavní typy RAM, dynamická paměť s náhodným přístupem (DRAM) a statická paměť s náhodným přístupem (SRAM), stejně jako dva hlavní typy NVM, flash paměť a paměť jen pro čtení (ROM).

Typický CMOS SRAM se skládá ze šesti tranzistorů na buňku. Pro DRAM je běžný 1T1C, což znamená jeden tranzistor a jednu kondenzátorovou strukturu. K uložení 1 nebo 0 se používá kondenzátor nabitý nebo ne. U flash paměti jsou data uložena v plovoucí bráně a odpor tranzistoru je snímán pro interpretaci uložených dat. V závislosti na tom, jak jemné měřítko lze odpor oddělit, jeden tranzistor může uložit až 3 bity , což znamená osm charakteristických úrovní odporu na jeden tranzistor. S pokutou však váha spojuje náklady na opakovatelnost, tedy spolehlivost. Pro flash disky se obvykle používá 2bitový flashový MLC flash , takže 16  GB flash disk obsahuje zhruba 64 miliard tranzistorů.

U čipů SRAM bylo standardem šest tranzistorových článků (šest tranzistorů na bit). Čipy DRAM začátkem sedmdesátých let měly tři tranzistorové články (tři tranzistory na bit), než se od poloviny éry 4 kB DRAM v polovině sedmdesátých let staly standardem články s jedním tranzistorem (jeden tranzistor na bit) . V jednoúrovňové flash paměti obsahuje každá buňka jeden MOSFET s plovoucí bránou (jeden tranzistor na bit), zatímco víceúrovňový blesk obsahuje 2, 3 nebo 4 bity na tranzistor.  

Flash paměťové čipy se běžně skládají do vrstev, až 128 vrstev ve výrobě a spravuje se 136 vrstev a jsou k dispozici v zařízeních koncových uživatelů až od 69 vrstev od výrobců.

Paměť s náhodným přístupem (RAM)
Název čipu Kapacita ( bity ) Typ RAM Počet tranzistorů Datum zavedení Výrobci Proces MOS Plocha Ref
N/A 1bitový SRAM ( buňka ) 6 1963 Fairchild N/A N/A
N/A 1bitový DRAM (buňka) 1 1965 Toshiba N/A N/A
? 8bitové SRAM ( bipolární ) 48 1965 SDS , Signetika ? ?
SP95 16bitové SRAM (bipolární) 80 1965 IBM ? ?
TMC3162 16bitové SRAM ( TTL ) 96 1966 Transitron N/A ?
? ? SRAM ( MOS ) ? 1966 NEC ? ?
256 bitů DRAM ( IC ) 256 1968 Fairchild ? ?
64bitové SRAM ( PMOS ) 384 1968 Fairchild ? ?
144 bitů SRAM ( NMOS ) 864 1968 NEC
1101 256 bitů SRAM (PMOS) 1536 1969 Intel 12 000 nm ?
1102 1 Kb DRAM (PMOS) 3072 1970 Intel , Honeywell ? ?
1103 1 Kb DRAM (PMOS) 3072 1970 Intel 8 000 nm 10 mm 2
μPD403 1 Kb DRAM (NMOS) 3072 1971 NEC ? ?
? 2 Kb DRAM (PMOS) 6144 1971 Obecný nástroj ? 12,7 mm 2
2102 1 Kb SRAM (NMOS) 6144 1972 Intel ? ?
? 8 Kb DRAM (PMOS) 8,192 1973 IBM ? 18,8 mm 2
5101 1 Kb SRAM ( CMOS ) 6144 1974 Intel ? ?
2116 16 Kb DRAM (NMOS) 16,384 1975 Intel ? ?
2114 4 Kb SRAM (NMOS) 24,576 1976 Intel ? ?
? 4 Kb SRAM (CMOS) 24,576 1977 Toshiba ? ?
64 Kb DRAM (NMOS) 65 536 1977 NTT ? 35,4 mm 2
DRAM ( VMOS ) 65 536 1979 Siemens ? 25,2 mm 2
16 Kb SRAM (CMOS) 98 304 1980 Hitachi , Toshiba ? ?
256 Kb DRAM (NMOS) 262 144 1980 NEC 1 500 nm 41,6 mm 2
NTT 1 000 nm 34,4 mm 2
64 Kb SRAM (CMOS) 393 216 1980 Matsushita ? ?
288 Kb DOUŠEK 294 912 1981 IBM ? 25 mm 2
64 Kb SRAM (NMOS) 393 216 1982 Intel 1 500 nm ?
256 Kb SRAM (CMOS) 1 572 864 1984 Toshiba 1200 nm ?
8 Mb DOUŠEK 8 388 608 5. ledna 1984 Hitachi ? ?
16 Mb DRAM ( CMOS ) 16 777 216 1987 NTT 700 nm 148 mm 2
4 Mb SRAM (CMOS) 25,165,824 1990 NEC, Toshiba, Hitachi, Mitsubishi ? ?
64 Mb DRAM (CMOS) 67 108 884 1991 Matsushita , Mitsubishi, Fujitsu , Toshiba 400 nm
KM48SL2000 16 Mb SDRAM 16 777 216 1992 Samsung ? ?
? 16 Mb SRAM (CMOS) 100 663 296 1992 Fujitsu, NEC 400 nm ?
256 Mb DRAM (CMOS) 268 435 456 1993 Hitachi, NEC 250 nm
1 Gb DOUŠEK 1 073 741 824 09.01.1995 NEC 250 nm ?
Hitachi 160 nm ?
SDRAM 1 073 741 824 1996 Mitsubishi 150 nm ?
SDRAM ( SOI ) 1 073 741 824 1997 Hyundai ? ?
4 Gb DRAM ( 4bitové ) 1 073 741 824 1997 NEC 150 nm ?
DOUŠEK 4,294,967,296 1998 Hyundai ? ?
8 Gb SDRAM ( DDR3 ) 8 589 934 592 Duben 2008 Samsung 50 nm ?
16 Gb SDRAM (DDR3) 17,179,869,184 2008
32 Gb SDRAM ( HBM2 ) 34 359 738 368 2016 Samsung 20 nm ?
64 Gb SDRAM (HBM2) 68,719,476,736 2017
128 Gb SDRAM ( DDR4 ) 137 438 953 472 2018 Samsung 10 nm ?
? RRAM (3DSoC) ? 2019 Technologie SkyWater 90 nm ?
Flash paměť
Název čipu Kapacita ( bity ) Typ blesku Počet tranzistorů FGMOS Datum zavedení Výrobci Proces MOS Plocha Ref
? 256 Kb ANI 262 144 1985 Toshiba 2 000 nm ?
1 Mb ANI 1 048 576 1989 Seeq , Intel ?
4 Mb NAND 4,194,304 1989 Toshiba 1 000 nm
16 Mb ANI 16 777 216 1991 Mitsubishi 600 nm
DD28F032SA 32 Mb ANI 33 554 432 1993 Intel ? 280 mm 2
? 64 Mb ANI 67 108 884 1994 NEC 400 nm ?
NAND 67 108 884 1996 Hitachi
128 Mb NAND 134 217 728 1996 Samsung , Hitachi ?
256 Mb NAND 268 435 456 1999 Hitachi , Toshiba 250 nm
512 Mb NAND 536 870 912 2000 Toshiba ? ?
1 Gb 2-bit NAND 536 870 912 2001 Samsung ? ?
Toshiba, SanDisk 160 nm ?
2 Gb NAND 2 147 483 648 2002 Samsung, Toshiba ? ?
8 Gb NAND 8 589 934 592 2004 Samsung 60 nm ?
16 Gb NAND 17,179,869,184 2005 Samsung 50 nm ?
32 Gb NAND 34 359 738 368 2006 Samsung 40 nm
THGAM 128 Gb Skládaný NAND 128 000 000 000 Duben 2007 Toshiba 56 nm 252 mm 2
THGBM 256 Gb Skládaný NAND 256 000 000 000 2008 Toshiba 43 nm 353 mm 2
THGBM2 1 Tb Skládaný 4bitový NAND 256 000 000 000 2010 Toshiba 32 nm 374 mm 2
KLMCG8GE4A 512 Gb Skládaný 2bitový NAND 256 000 000 000 2011 Samsung ? 192 mm 2
KLUFG8R1EM 4 Tb Skládaný 3bitový V-NAND 1 365 333 333 504 2017 Samsung ? 150 mm 2
eUFS (1  TB) 8 Tb Skládaný 4bitový V-NAND 2 048 000 000 000 2019 Samsung ? 150 mm 2
Paměť pouze pro čtení (ROM)
Název čipu Kapacita ( bity ) Typ ROM Počet tranzistorů Datum zavedení Výrobci Proces MOS Plocha Ref
? ? PROMENÁDA ? 1956 Arma N/A ?
1 Kb ROM ( MOS ) 1024 1965 Obecná mikroelektronika ? ?
3301 1 Kb ROM ( bipolární ) 1024 1969 Intel N/A ?
1702 2 Kb EPROM (MOS) 2048 1971 Intel ? 15 mm 2
? 4 Kb ROM (MOS) 4,096 1974 AMD , General Instrument ? ?
2708 8 Kb EPROM (MOS) 8,192 1975 Intel ? ?
? 2 Kb EEPROM (MOS) 2048 1976 Toshiba ? ?
µCOM-43 ROM 16 Kb PROM ( PMOS ) 16 000 1977 NEC ? ?
2716 16 Kb EPROM ( TTL ) 16,384 1977 Intel N/A ?
EA8316F 16 Kb ROM ( NMOS ) 16,384 1978 Elektronická pole ? 436 mm 2
2732 32 Kb EPROM 32 768 1978 Intel ? ?
2364 64 Kb ROM 65 536 1978 Intel ? ?
2764 64 Kb EPROM 65 536 1981 Intel 3 500 nm ?
27128 128 Kb EPROM 131,072 1982 Intel ?
27256 256 Kb EPROM ( HMOS ) 262 144 1983 Intel ? ?
? 256 Kb EPROM ( CMOS ) 262 144 1983 Fujitsu ? ?
512 Kb EPROM (NMOS) 524 288 1984 AMD 1700 nm ?
27512 512 Kb EPROM (HMOS) 524 288 1984 Intel ? ?
? 1 Mb EPROM (CMOS) 1 048 576 1984 NEC 1200 nm ?
4 Mb EPROM (CMOS) 4,194,304 1987 Toshiba 800 nm
16 Mb EPROM (CMOS) 16 777 216 1990 NEC 600 nm
MROM 16 777 216 1995 AKM , Hitachi ? ?

Tranzistorové počítače

Než byly vynalezeny tranzistory, byla relé používána v komerčních tabelačních strojích a experimentálních raných počítačích. Jako první na světě pracovní programovatelný , plně automatický digitální počítač je 1941 Z3 22- bitové slovo délka počítač, měl 2600 relé a pracuje při taktovací frekvenci cca 4-5  Hz . Počítač s komplexním číslem 1940 měl méně než 500 relé, ale nebyl plně programovatelný. Nejčasnější praktické počítače používaly elektronky a polovodičovou logiku . ENIAC měl 18 000 elektronek, 7 200 krystalových diod a 1 500 relé, přičemž mnoho z nich obsahovalo dva triodové prvky.

Druhou generací počítačů byly tranzistorové počítače s deskami plnými diskrétních tranzistorů, polovodičových diod a magnetických paměťových jader . Experimentální 48bitový tranzistorový počítač z roku 1953 vyvinutý na univerzitě v Manchesteru je považován za první tranzistorový počítač, který byl uveden do provozu kdekoli na světě (prototyp měl 92 bodových tranzistorů a 550 diod). Pozdější verze stroje z roku 1955 měla celkem 250 spojovacích tranzistorů a 1300 bodových kontaktních diod. Počítač také použil malý počet elektronek ve svém generátoru hodin, takže nebyl prvním plně tranzistorovým. ETL Mark III, vyvinutý v Elektrotechnické laboratoři v roce 1956, mohl být prvním elektronickým počítačem na bázi tranzistorů využívajícím metodu uloženého programu . Mělo asi „130 bodových kontaktních tranzistorů a pro logické prvky bylo použito asi 1 800 germaniových diod, a ty byly umístěny na 300 zásuvných balících, které bylo možné zasouvat dovnitř a ven“. Desetinná architektura 1958 7070 byla prvním tranzistorovým počítačem, který byl plně programovatelný. Mělo asi 30 000 germaniových tranzistorů na slitinové křižovatce a 22 000 germaniových diod na přibližně 14 000 kartách standardního modulárního systému (SMS). MOBIDIC z roku 1959 , zkratka pro „MOBIle DIgital Computer“, na 6 000 čistých tunách uložených v přívěsu nákladního vozu s návěsem , byl tranzistorový počítač pro data z bojiště.

Třetí generace počítačů používala integrované obvody (IC). 15bitový naváděcí počítač Apollo z roku 1962 používal „asi 4 000 obvodů typu G“ (3vstupová brána NOR) „asi 12 000 tranzistorů plus 32 000 odporů. IBM System / 360 , který byl zaveden v roce 1964, který se používá diskrétní tranzistory v hybridních obvodů balení. 12bitový procesor PDP-8 z roku 1965 měl na mnoha kartách 1409 diskrétních tranzistorů a více než 10 000 diod. Pozdější verze, počínaje 1968 PDP-8/I, používaly integrované obvody. PDP-8 byl později znovu implementován jako mikroprocesor jako Intersil 6100 , viz níže.

Další generací počítačů byly mikropočítače , počínaje Intel 4004 z roku 1971 . který používal tranzistory MOS . Ty byly použity v domácích počítačích nebo osobních počítačích (PC).

Tento seznam obsahuje rané tranzistorové počítače (druhá generace) a počítače na bázi IC (třetí generace) z 50. a 60. let minulého století.

Počítač Počet tranzistorů Rok Výrobce Poznámky Ref
Tranzistorový počítač 92 1953 University of Manchester Bodové tranzistory , 550 diod. Chybějící funkce uloženého programu.
TRADIC 700 1954 Bell Labs Bodové tranzistory
Tranzistorový počítač (v plné velikosti) 250 1955 University of Manchester Diskrétní tranzistory s bodovým kontaktem, 1300 diod
IBM 608 3 000 1955 IBM Germaniové tranzistory
ETL Mark III 130 1956 Elektrotechnická laboratoř Bodové kontaktní tranzistory, 1 800 diod, možnost uloženého programu
Metrovick 950 200 1956 Metropolita-Vickers Diskrétní tranzistory
NEC NEAC-2201 600 1958 NEC Germaniové tranzistory
Hitachi MARS-1 1 000 1958 Hitachi
IBM 7070 30 000 1958 IBM Tranzistory ze slitiny germania, 22 000 diod
Matsushita MADIC-I 400 1959 Matsushita Bipolární tranzistory
NEC NEAC-2203 2579 1959 NEC
Toshiba TOSBAC-2100 5 000 1959 Toshiba
IBM 7090 50 000 1959 IBM Diskrétní germaniové tranzistory
PDP-1 2700 1959 Digital Equipment Corporation Diskrétní tranzistory
Mitsubishi MELCOM 1101 3500 1960 Mitsubishi Germaniové tranzistory
M18 FADAC 1600 1960 Autonetika Diskrétní tranzistory
D-17B 1521 1962 Autonetika Diskrétní tranzistory
NEC NEAC-L2 16 000 1964 NEC Ge tranzistory
IBM System/360 ? 1964 IBM Hybridní obvody
PDP-8/I 1409 1968 Digital Equipment Corporation Obvody TTL řady 74
Naváděcí počítačový blok Apollo I 12 300 1966 Raytheon / MIT Instrumentation Laboratory 4 100 integrovaných obvodů , z nichž každý obsahuje 3-tranzistorovou 3-vstupovou bránu NOR. (Blok II měl 2800 duálních integrovaných obvodů NOR s 3 vstupy.)

Logické funkce

Počet tranzistorů pro obecné logické funkce je založen na implementaci statické CMOS .

Funkce Počet tranzistorů Ref
NE 2
Vyrovnávací paměť 4
NAND 2-vstup 4
NOR 2-vstup 4
A 2-vstup 6
NEBO 2-vstup 6
NAND 3-vstup 6
NOR 3-vstup 6
XOR 2-vstup 6
XNOR 2-vstup 8
MUX 2-vstup s TG 6
MUX 4-vstup s TG 18
NOT MUX 2-vstup 8
MUX 4-vstup 24
1-bit sčítačka plná 28
1-bit sčítací a odčítací 48
A NEBO INVERT 6
Západka, D brána 8
Flip-flop, edge triggered dynamic D with reset 12
8bitový multiplikátor 3 000
16bitový multiplikátor 9 000
32bitový multiplikátor 21 000
integrace malého rozsahu 2–100
integrace středního rozsahu 100–500
rozsáhlá integrace 500–20 000
velmi rozsáhlá integrace 20 000–1 000 000
integrace v ultra velkém měřítku > 1 000 000

Paralelní systémy

Historicky každý prvek zpracování v dřívějších paralelních systémech - jako všechny CPU té doby - byl sériový počítač postavený z několika čipů. Jak se počet tranzistorů na čip zvyšuje, každý procesorový prvek by mohl být postaven z menšího počtu čipů a později by každý vícejádrový procesorový čip mohl obsahovat více procesních prvků.

Goodyear MPP : (1983?) 8 pixelových procesorů na čip, 3 000 až 8 000 tranzistorů na čip.

Brunel University Scape (prvek pro zpracování jednočipového pole): (1983) 256 pixelů na čip, 120 000 až 140 000 tranzistorů na čip.

Cell Broadband Engine : (2006) s 9 jádry na čip, měl 234 milionů tranzistorů na čip.

Další zařízení

Typ zařízení Název zařízení Počet tranzistorů Datum zavedení Designéři Výrobci Proces MOS Plocha Ref
Hluboký učební engine / IPU Kolos GC2 23 600 000 000 2018 Graphcore TSMC 16 nm ~ 800 mm 2
Hluboký učební engine / IPU Wafer Scale Engine 1 200 000 000 000 2019 Mozky TSMC 16 nm 46 225 mm 2
Hluboký učební engine / IPU Wafer Scale Engine 2 2 600 000 000 000 2020 Mozky TSMC 7 nm 46 225 mm 2

Hustota tranzistoru

Hustota tranzistoru je počet tranzistorů vyrobených na jednotku plochy, obvykle měřeno počtem tranzistorů na čtvereční milimetr (mm 2 ). Hustota tranzistoru obvykle koreluje s délkou hradla polovodičového uzlu (také známého jako výrobní proces polovodiče ), typicky měřeno v nanometrech (nm). Jak 2019, polovodičový uzel s nejvyšší hustotou tranzistoru je TSMC je 5 nanometrů uzel s 171,3  milionů tranzistorů na čtvereční milimetr.

Uzly MOSFET

Další informace: Seznam příkladů polovodičového měřítka
Polovodičové uzly
Název uzlu Hustota tranzistoru (tranzistory/mm 2 ) Rok výroby Proces MOSFET Výrobci Ref
? ? 1960 20 000 nm PMOS Bell Labs
? ? 1960 20 000 nm NMOS
? ? 1963 ? CMOS Fairchild
? ? 1964 ? PMOS Obecná mikroelektronika
? ? 1968 20 000 nm CMOS RCA
? ? 1969 12 000 nm PMOS Intel
? ? 1970 10 000 nm CMOS RCA
? 300 1970 8 000 nm PMOS Intel
? ? 1971 10 000 nm PMOS Intel
? 480 1971 ? PMOS Obecný nástroj
? ? 1973 ? NMOS Texas Instruments
? 220 1973 ? NMOS Mostek
? ? 1973 7 500 nm NMOS NEC
? ? 1973 6000 nm PMOS Toshiba
? ? 1976 5 000 nm NMOS Hitachi , Intel
? ? 1976 5 000 nm CMOS RCA
? ? 1976 4 000 nm NMOS Zilog
? ? 1976 3 000 nm NMOS Intel
? 1850 1977 ? NMOS NTT
? ? 1978 3 000 nm CMOS Hitachi
? ? 1978 2500 nm NMOS Texas Instruments
? ? 1978 2 000 nm NMOS NEC, NTT
? 2600 1979 ? VMOS Siemens
? 7280 1979 1 000 nm NMOS NTT
? 7 620 1980 1 000 nm NMOS NTT
? ? 1983 2 000 nm CMOS Toshiba
? ? 1983 1 500 nm CMOS Intel
? ? 1983 1200 nm CMOS Intel
? ? 1984 800 nm CMOS NTT
? ? 1987 700 nm CMOS Fujitsu
? ? 1989 600 nm CMOS Mitsubishi , NEC, Toshiba
? ? 1989 500 nm CMOS Hitachi, Mitsubishi, NEC, Toshiba
? ? 1991 400 nm CMOS Matsushita , Mitsubishi, Fujitsu, Toshiba
? ? 1993 350 nm CMOS Sony
? ? 1993 250 nm CMOS Hitachi, NEC
3LM 32 000 1994 350 nm CMOS NEC
? ? 1995 160 nm CMOS Hitachi
? ? 1996 150 nm CMOS Mitsubishi
TSMC 180  nm ? 1998 180 nm CMOS TSMC
CS80 ? 1999 180 nm CMOS Fujitsu
? ? 1999 180 nm CMOS Intel, Sony, Toshiba
CS85 ? 1999 170 nm CMOS Fujitsu
Samsung 140  nm ? 1999 140 nm CMOS Samsung
? ? 2001 130 nm CMOS Fujitsu, Intel
Samsung 100  nm ? 2001 100 nm CMOS Samsung
? ? 2002 90 nm CMOS Sony, Toshiba, Samsung
CS100 ? 2003 90 nm CMOS Fujitsu
Intel 90  nm 1 450 000 2004 90 nm CMOS Intel
Samsung 80  nm ? 2004 80 nm CMOS Samsung
? ? 2004 65 nm CMOS Fujitsu, Toshiba
Samsung 60  nm ? 2004 60 nm CMOS Samsung
TSMC 45  nm ? 2004 45 nm CMOS TSMC
Elpida 90  nm ? 2005 90 nm CMOS Paměť Elpida
CS200 ? 2005 65 nm CMOS Fujitsu
Samsung 50  nm ? 2005 50 nm CMOS Samsung
Intel 65  nm 2 080 000 2006 65 nm CMOS Intel
Samsung 40  nm ? 2006 40 nm CMOS Samsung
Toshiba 56  nm ? 2007 56 nm CMOS Toshiba
Matsushita 45  nm ? 2007 45 nm CMOS Matsushita
Intel 45  nm 3 300 000 2008 45 nm CMOS Intel
Toshiba 43  nm ? 2008 43 nm CMOS Toshiba
TSMC 40  nm ? 2008 40 nm CMOS TSMC
Toshiba 32  nm ? 2009 32 nm CMOS Toshiba
Intel 32  nm 7 500 000 2010 32 nm CMOS Intel
? ? 2010 20 nm CMOS Hynix , Samsung
Intel 22  nm 15 300 000 2012 22 nm CMOS Intel
IMFT 20  nm ? 2012 20 nm CMOS IMFT
Toshiba 19  nm ? 2012 19 nm CMOS Toshiba
Hynix 16  nm ? 2013 16 nm FinFET SK Hynix
TSMC 16  nm 28 880 000 2013 16 nm FinFET TSMC
Samsung 10  nm 51 820 000 2013 10 nm FinFET Samsung
Intel 14  nm 37 500 000 2014 14 nm FinFET Intel
14 litrů 32 940 000 2015 14 nm FinFET Samsung
TSMC 10  nm 52 510 000 2016 10 nm FinFET TSMC
12 litrů 36 710 000 2017 12 nm FinFET GlobalFoundries , Samsung
N7FF 96 500 000 2017 7 nm FinFET TSMC
8 LPP 61 180 000 2018 8 nm FinFET Samsung
7LPE 95 300 000 2018 7 nm FinFET Samsung
Intel 10  nm 100 760 000 2018 14 nm FinFET Intel
5LPE 126 530 000 2018 5 nm FinFET Samsung
N7FF+ 113 900 000 2019 7 nm FinFET TSMC
CLN5FF 171 300 000 2019 5 nm FinFET TSMC
Intel 7 100 760 000 2021 10 nm FinFET Intel
TSMC 3  nm ? ? 3  nm FinFET TSMC
Samsung 3  nm ? ? 3 nm GAAFET Samsung
Intel 4 ? ? 7 nm FinFET Intel

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy