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Blast from the Past: Pentium II mit Flip-Chip und Wire-Bonding unter der Lupe

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polaris10-die-shotZuletzt präsentierte unser Foren-Mitglied "OC_Burner" Dieshots der aktuellen Prozessor-Generation, sprich Intels Kaby Lake oder eines Zeppelin-Dies mit Zen-Architektur von AMD. Zuvor wurden auch Grafikchips wie die Polaris-10-GPU, die Fiji-GPUs mitsamt High Bandwidth Memory im Package oder aber die letzten beiden Architekturen von NVIDIA (GM204 und GP104) unter die Lupe gepackt.

Heute nun geht es wieder etwas in die Vergangenheit, denn in seinem aktuellen Projekt hat sich "OC_Burner" die Pentium-II-Prozessoren von Intel angeschaut. Diese wurden im Mai 1997 vorgestellt und arbeiteten noch im Slot-1, standen also senkrecht auf dem Mainboard. Die Fertigung erfolgte in 180 bis 350 nm und die Taktraten lagen bei bis zu 450 MHz. Verglichen mit den heutigen Techniken sprechen wir also von mehreren Generationen Unterschied.

Die Pentium-II-Generation stellt hinsichtlich der Fertigung einen Wechsel vom externen Wire-Bonding zum komplexeren, aber technischen fortschrittlicheren Flip-Chip-Design dar. Beide wurden in 250 nm gefertigt, die Integration der Kontakte auf dem untersten Layer sorgte aber dafür, dass die Chipfläche von 118 auf 130 mm² anwuchs.

Der Wechsel auf das Flip-Chip-Design machte Chips – wie wir sie heute kennen – überhaupt erst möglich. Externe Anschlussdrähte waren technisch ebenfalls nicht einfach, aufgrund der damals aktuellen Fertigung aber die effektivste Methode. Mit immer mehr I/O-Kontakten und höheren Frequenzen war diesem Design technisch aber irgendwann eine Grenze gesetzt.

Beim Flip-Chip-Design wird der Chip direkt, ohne weitere Anschlussdrähte mit einer Kontaktierungsseite nach unten gefertigt und kann auf dem Substrat angebracht werden. Da die Kontaktierungsseite zuletzt belichtet und damit gefertigt und der Chip dann umgedreht wird, nennt man dies Flip-Chip-Design. Die Dieshots selbst zeigen dann keine Unterschiede innerhalb der internen Schaltungen und der CPU-Architektur.

Ebenfalls von "OC_Burner" veröffentlicht wurden Dieshots des Pentium III (Tualatin) in einer 130-nm-Fertigung, des dazugehörigen Xeon-Modells (Cascades) sowie des Pentium III in 180 nm als Coppermine, der einigen vielleicht noch etwas sagt. Wie immer schicke Bilder, die einige interessante Details offenbaren und ein Fenster in die Komplexität eines Chips öffnen.

Auf der Flickr-Seite von "OC_Burner" finden sich außerdem einige der anderen Aufnahmen, teilweise von alten, meist aber von neuen CPUs und GPUs.