Video: Intel: The Making of a Chip with 22nm/3D Transistors | Intel (Studeni 2024)
Zaintrigiralo me jučer izvještavanje o IBM-ovom priopćenju za javnost koje je otkrilo savez koji je proizveo prve 7nm test čipove s funkcionirajućim tranzistorima.
Dobar je korak da se dokaže da smanjivanja gustoće tranzistora mogu nastaviti do tog čvora, ali također je važno napomenuti da je IBM grupa daleko od jedine skupine koja pokušava doći do ovog novog čvora, te da postoji mnogo koraka između sada i stvarna proizvodnja.
U najavi je navedeno da su čipovi proizvedeni na fakultetima Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) SUNY Polytechnic Institute od strane saveza koji uključuje IBM Research, GlobalFoundries i Samsung. Te grupe surađuju neko vrijeme zajedno - IBM je u jednom trenutku imao "zajedničku platformu" koja je kreirala čipove zajedno sa Samsungom i GlobalFoundries. Iako ova platforma više ne postoji, grupe i dalje rade zajedno: IBM je nedavno prodao svoje uređaje za izradu čipova i mnoge patente za čipove kompaniji GlobalFoundries (koja ima veliku tvornicu čipova sjeverno od Albanyja), a GlobalFoundries je licencirao Samsungovu 14nm tehnologiju procesa za napravite čips na tom čvoru.
Važni su manji tranzistori - što je manji tranzistor, više tranzistora može stati na čip, a više tranzistora znači moćnije čipove. IBM vjeruje da bi nova tehnologija mogla omogućiti čipove s više od 20 milijardi tranzistora, što bi bio veliki korak naprijed od postojeće tehnologije; današnji najnapredniji čipovi proizvedeni su korištenjem 14nm tehnologije, koju su do sada isporučili samo Intel i Samsung, iako TSMC planira započeti masovnu proizvodnju 16nm čipova kasnije ove godine. Napredak od 7 nm bio bi važan korak naprijed.
Stvarna tehnologija uključivala je tranzistore stvorene kanalima Silicij Germanij (SiGe) proizvedenim ekstremnim ultraljubičastim (EUV) litografijom na više razina. IBM je rekao da su oboje na prvom mjestu u industriji, a ovo je prva formalna najava da sam vidio radne čipove koji koriste obje ove tehnologije.
Ipak imajte na umu da i druge skupine rade s istim tehnologijama. Svaki proizvođač čipova ocjenjuje EUV tehnologiju, većinom se koristi ASML oprema za izradu čipova. Intel, Samsung i TSMC svi su uložili u ASML kako bi pomogli u razvoju EUV tehnologije, a nedavno je ASML rekao da je jedan američki kupac - vjerovatno Intel - pristao kupiti 15 takvih alata.
Možda je upotreba SiGe kanala značajniji razvoj. Brojne tvrtke razmotrile su vrste materijala osim silicija, materijale koji bi mogli omogućiti brže prebacivanje tranzistora i manje potrebe za napajanjem. Primjerice, primijenjeni materijali govorili su o korištenju SiGe-a na 10nm ili 7nm.
Doista, mnoge tvrtke - uključujući IBM i Intel - govore o prelasku izvan SiGe-a na materijale poznate kao III-V spojevi, poput arsenida indijevog galijeva metala (InGaAs), koji pokazuju veću pokretljivost elektrona. IBM je nedavno demonstrirao tehniku za korištenje InGaAS-a na silicijumskim pločicama.
Jučerašnja najava zanimljiva je iz laboratorijske perspektive zbog uključenih tehnologija, ali uvijek postoji značajan jaz između laboratorijske inovacije i ekonomične masovne proizvodnje. Masovna proizvodnja 10nm čipova, koja će se pojaviti prije 7nm, tek treba postići uspjeh.
Velika zabrinutost bili su visoki troškovi prelaska na nove tehnologije. Iako su Intel, Samsung i TSMC uspjeli preći na manje čvorove, troškovi stvaranja dizajna čipova na takvim čvorovima su skuplji, dijelom zbog složenosti dizajna, a dijelom i zbog toga što je potrebno više koraka pri korištenju tehnika poput dvostruke - patterning - nešto što bi EUV mogao ublažiti, ali vjerojatno neće eliminirati. Tu je i bojazan da se stvarno skaliranje gustoće čipova usporilo: u najavi IBM-a navedeno je da je njegov proces 7nm "postigao blizu 50-postotna poboljšanja skaliranja površine u odnosu na današnju najnapredniju tehnologiju". To je dobro, ali tradicionalno skaliranje Mooreova zakona omogućava vam 50-postotno poboljšanje svake generacije, a 7nm je udaljeno dvije generacije.
U uobičajenom ritmu Mooreovog zakona, mogli biste očekivati da će proizvodnja 10 nm započeti krajem sljedeće godine (od kada su prvi 14 nm čipovi započeli proizvodnju krajem 2014.), ali prijelaz na 14nm logiku trajao je duže nego što se očekivalo za sve modele proizvođači čipova Proizvođači DRAM-a stvaraju nove generacije koje pokazuju daleko manje od 50 posto skaliranja, jer se DRAM približava molekularnim granicama, a proizvođači NAND-a uglavnom se odmiču od planarnih skaliranja i umjesto toga se fokusiraju na 3D NAND na većim geometrijama. Dakle, neće biti sve iznenađujuće produžiti vrijeme među generacijama ili produžiti skaliranje manje dramatično. S druge strane, Intelovi rukovoditelji rekli su da, iako troškovi izrade svake rezine i dalje rastu za nove tehnologije, očekuju da će i dalje ostvarivati tradicionalni napredak skaliranja u sljedećim generacijama, tako da će trošak po tranzistoru i dalje padati na količina dovoljna da bi bilo vrijedno nastaviti skaliranje. (Intel je također rekao da vjeruje da bi mogao napraviti 7 nm bez EUV-a ako je potrebno, iako bi radije imao EUV.)
Čini se da je rad IBM-a, SUNY Poly-a i njihovih partnera na 7nm čipovima važan korak na pripremi takvih čipova za masovnu proizvodnju krajem desetljeća. Iako smo još daleko od isplative masovne proizvodnje, ova je najava jasan znak da će se, čak i ako Mooreov zakon usporava, nastaviti još barem nekoliko generacija.
