Video: The Extreme Physics Pushing Moore’s Law to the Next Level (Oktober 2024)
Jeg ble fascinert av dekningen av IBMs pressemelding i går, som avslørte en allianse som produserte de første 7nm testbrikkene med fungerende transistorer.
Det er et godt skritt å bevise at krymper i transistortetthet kan fortsette til den noden, men det er også viktig å merke seg at IBM-gruppen er langt fra den eneste gruppen som prøver å nå denne nye noden, og at det er mange trinn mellom nå og faktisk produksjon.
I kunngjøringen sto det at brikkene ble produsert på SUNY Polytechnic Institute's Colleges of Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) av en allianse som inkluderer IBM Research, GlobalFoundries og Samsung. Disse gruppene har jobbet sammen i noen tid - IBM hadde på et tidspunkt en "felles plattform" som skapte chips sammen med Samsung og GlobalFoundries. Mens denne plattformen ikke lenger eksisterer, jobber gruppene fremdeles sammen: IBM solgte nylig sine brikkefremstillingsfasiliteter og mange av sine brikkepatenter til GlobalFoundries (som har en stor brikkefabrikk nord i Albany), og GlobalFoundries har lisensiert Samsungs 14nm prosessteknologi til lag chips på den noden.
Mindre transistorer er viktige - jo mindre transistor, jo flere transistorer kan passe på en brikke, og flere transistorer betyr kraftigere brikker. IBM mener den nye teknologien kan gi rom for chips med mer enn 20 milliarder transistorer, noe som ville være et stort skritt fremover fra eksisterende teknologi; dagens mest avanserte chips produseres ved hjelp av 14nm-teknologi, som foreløpig bare Intel og Samsung har sendt, selv om TSMC er beregnet for å starte masseproduksjon av 16nm chips senere i år. En 7nm-forhånd ville være et stort skritt fremover.
Den faktiske teknologien involverte transistorer opprettet med Silicon Germanium (SiGe) kanaler produsert ved bruk av Extreme Ultraviolet (EUV) litografi på flere nivåer. IBM sa at begge disse var industriprodukter, og dette er den første formelle kunngjøringen jeg har sett om arbeidsbrikker som bruker begge disse teknologiene.
Merk imidlertid at andre grupper jobber med de samme teknologiene. Hver brikkeprodusent evaluerer EUV-teknologi, for det meste ved bruk av brikkeproduserende utstyr fra ASML. Intel, Samsung og TSMC har alle investert i ASML for å utvikle EUV-teknologi, og nylig sa ASML at en amerikansk kunde - sannsynligvis Intel - gikk med på å kjøpe 15 slike verktøy.
Det kan være at bruken av SiGe-kanaler er den mer betydningsfulle utviklingen. Flere selskaper har vurdert andre typer materialer enn silisium, materialer som kan gi mulighet for raskere transistoromkobling og lavere strømbehov. Applied Materials har for eksempel snakket om å bruke SiGe på 10nm eller 7nm.
Faktisk snakker mange selskaper - inkludert IBM og Intel - om å overføre SiGe til materialer kjent som III-V-forbindelser, som indium galliumarsenid (InGaAs), som viser høyere elektronmobilitet. IBM demonstrerte nylig en teknikk for bruk av InGaAS på silisiumskiver.
Gårsdagens kunngjøring er interessant fra et lab-perspektiv på grunn av teknologiene som er involvert, men det er alltid et betydelig gap mellom labinnovasjon og kostnadseffektiv masseproduksjon. Masseproduksjon av 10nm chips, som vil komme før 7nm, har ennå ikke vært en suksess.
En stor bekymring har vært de høye kostnadene ved å flytte til nye teknologier. Mens Intel, Samsung og TSMC har vært i stand til å flytte til mindre noder, er kostnadene for å lage brikkeutforming på slike noder dyrere, delvis på grunn av kompleksiteten i designen, og dels fordi flere trinn kreves når du bruker teknikker som dobbelt -pattering - noe EUV kan lindre, men sannsynligvis ikke vil eliminere. Det har også vært bekymring for at faktisk skalering av brikketetthet har avtatt: IBMs kunngjøring sa at 7nm-prosessen "oppnådde nær 50 prosent forbedring av skaleringsområdet i forhold til dagens mest avanserte teknologi." Det er bra, men tradisjonell Moore's Law skalering gir deg en forbedring på 50 prosent hver generasjon, og 7nm er to generasjoner unna.
I et typisk Moore's Law-tempo, ville du forvente å se 10nm-produksjonen begynne mot slutten av neste år (siden de første 14nm-brikkene startet produksjonen i slutten av 2014), men overgangen til 14nm-logikken tok lenger tid enn forventet for alle brikkeprodusenter. DRAM-produsenter skaper nye generasjoner som viser langt mindre enn 50 prosent skalering, etter hvert som DRAM nærmer seg molekylære grenser, og NAND-produsenter støtter seg for det meste fra plan skalering og i stedet fokuserer på 3D NAND ved større geometrier. Så det vil ikke være så overraskende å se tiden mellom generasjoner forlenges, eller skaleringen blir mindre dramatisk. På den annen side har Intel-ledere sagt at selv om kostnadene for å lage hver skive fortsetter å stige for nye teknologier, forventer de å fortsette å oppnå tradisjonelle skaleringsfremskritt i de neste generasjoner, slik at kostnadene per transistor vil fortsette å synke på en rate tilstrekkelig til at det er verdt å fortsette skaleringen. (Intel sa også at den trodde den kunne lage 7nm uten EUV om nødvendig, selv om den foretrekker å ha EUV.)
Arbeidet til IBM, SUNY Poly og deres samarbeidspartnere på 7nm chips ser ut til å være et viktig skritt på veien mot å klargjøre slike chips for masseproduksjon mot slutten av tiåret. Selv om vi fortsatt er langt fra kostnadseffektiv masseproduksjon, er denne kunngjøringen et tydelig tegn på at selv om Moore's Law kan avta, vil den fortsette i minst et par generasjoner.
