Izrada čipsa iznad 14 nm

Jedna od glavnih stvari na ovotjednoj Međunarodnoj konferenciji krugovanih krugova (ISSCC) bila je rasprava o tome kako će industrija stvarati procesore na 10 nm i niže i hoće li to učiniti isplativo.

Intel stariji stručni suradnik Mark Bohr održao je visoko pokriveni razgovor na tribini na kojoj je ponovio Intelovo uvjerenje da se Mooreov zakon - koncept da gustoća čipova može udvostručiti u svakoj sljedećoj generaciji - nastavlja. Kao što je Intel već rekao, Bohr je rekao kako vjeruje da može proizvesti čipove na 10 nm i čak 7 nm koristeći postojeće alate za litografiju, mada bi sigurno želio da ekstremni ultraljubičasti (EUV) litografski alati budu spremni za 7 nm.

Njegova velika poanta bila je da kontinuirano skaliranje uvijek zahtijeva nove inovacije u procesima i dizajnu (poput uvođenja bakrenih spojeva, napregnutog silicijuma, metalnih vrata s visokim K / metalom i FinFET tehnologijom) te da će za nastavak skaliranje na 10 i 7 nm i ispod. No nije dao nikakve nove pojedinosti o tome koje će promjene u procesu, materijalima ili strukturama koje će Intel koristiti na novim čvorovima.

Suprotno nekim objavljenim izvješćima, Bohr zapravo nije potvrdio da će Intel isporučiti 10 nm dijelove u 2016. (S obzirom na to da je Intel isporučio svoje prve 14nm čipove krajem 2014., isporuka 10nm sljedeće godine odgovarala bi tipičnoj dvogodišnjoj učestalosti procesa čvorovi; kad sam pitao izvršnog direktora Intela Briana Krzanicha hoće li se dvogodišnja kadenca nastaviti, rekao je da Intel vjeruje da bi to mogao.) Intelov 14nm proces odvijao se sporije nego što se očekivalo, a dok je Bohr rekao da njegova 10nm pilot-linija pokazuje 50-postotno poboljšanje u propusnost u odnosu na mjesto gdje je 14 nm bio na istoj točki svog napretka, tvrtka se ne želi čvrsto obvezati.

Bohr je bio jasan da očekuje da će se ne samo nastaviti skaliranje čipova, već da će troškovi izrade svake rezine nastaviti rasti, povećava gustoća tranzistora dovoljno da će Intelovi proizvodni troškovi po tranzistoru i dalje opadati dovoljno da bi vrijedno je nastaviti skaliranje. Rekao je to prije, ali u suprotnosti je s nekim drugim poduzećima koja su bila skeptičnija.

Istaknuo je da povijest dizajna čipova uključuje sve veću integraciju, a moderni dizajni System-on-Chip (SoC) sada integriraju stvari poput različitih razina snage, analognih komponenata i visokonaponskih sustava ulaza i izlaza. Budućnost se može posuditi na 2, 5D čipove (gdje su odvojeni matrice spojeni unutarnjim sabirnicom na paketu) ili čak 3D čipove (gdje putem silicijskih viasa ili TSV-a spajaju više matrica čipova.) Rekao je da će takvi sustavi biti dobri za sustav integracija, ali loša zbog niskih troškova.

Bohr je rekao da 3D čipovi s TSV-ovima zapravo ne rade za CPU visoke performanse jer ne možete dobiti dovoljnu gustoću TSV-a ili se baviti toplotnim problemima, a čak i na mobilnim SoC-ovima, gdje je tehnički izvedivije, to nije stvarno je još uvijek korišten jer dodaje previše troškova.

Drugi dobavljači imali su drugačiju perspektivu, kao što biste mogli očekivati.

Kinam Kim, predsjednik tvrtke Samsung Electronics, istaknuo je da se gustoća - broj tranzistora po površini čipa - i dalje povećava.

Ali također je istaknuo da se približavamo teoretskom ograničenju na 1, 5 nm, te da je s EUV-om u kombinaciji s četverostrukim tiskanjem uzoraka teoretski moguće doći do 3, 25 nm. Ali očekivao je da će industrija doći do novih alata, struktura i materijala.

Na primjer, sugerirao je da bi Samsung mogao premjestiti svoju logičku proizvodnju s FinFET-a (koji je Intel počeo proizvoditi prije nekoliko godina, a Samsung je tek počeo isporučivati) na vrata oko sebe i Nanowire kontakte oko 7 nm, a zatim tunele FET-ove. U tom trenutku tvrtka razmatra i nove materijale. Napomenuo je da DRAM i NAND tehnologija već uključuju mnoge nove značajke, uključujući 3D proizvodnju.

Iako vodeća ljevaonica TSMC nije predstavila specifičnu tehnologiju, ona također radi na novim materijalima i strukturama, dok priprema razvoj svoje 16nm proizvodnje ove godine i buduće čvorove koji dolaze.

Posebno me zanimao nešto drugačiji pogled na to gdje je to industrija usmjerila Sehat Sutardja, izvršni direktor Marvell Technology Group.

Prigovarao je da su troškovi stvaranja "maske" (predložak za stvaranje čipa) više nego udvostručeni za svaku generaciju i da bi po sadašnjim stopama mogao dostići i do 10 milijuna dolara do 2018. Kao rezultat ovih maski koštaju i Istraživanje i razvoj, rekao je, stvaranje SoC-a na trenutnoj FinFET tehnologiji ima smisla samo ako će ukupni volumen čipa biti vrlo velik - 25 milijuna jedinica ili više. Ipak je tržište toliko fragmentirano, da je većini tvrtki teško imati dovoljno veliku količinu.

Sutardja je rekao da trenutni mobilni SoC-ovi imaju "previše integracije za naše dobro", napomenuvši koliko je funkcija integriranih u mobilni čip (poput Southbridgea za I / O veze, mogućnosti povezivanja za Wi-Fi i Bluetooth, i modem) još uvijek nisu integrirani u procesor stolnih i prijenosnih računala.

Umjesto toga, predložio je prelazak industrije na ono što je nazvao MoChi (za modularni čip), što će uključivati ​​koncept Lego-sličnog spajanja pojedinih komponenata u "virtualni SoC". To će, rekao je, omogućiti razdvajanje računske i ne-računske funkcije, pri čemu će se CPU i GPU funkcije proizvoditi na najnaprednijim čvorovima, te ostale funkcije na različitim, jeftinijim čvorovima. Te će se komponente povezati putem interkonekcije koji će biti produžetak AXI sabirnice. Zanimljiva je ideja, posebno za manje dobavljače, iako će se mnoge tvrtke vjerojatno trebati uključiti kako bi ovo učinilo održivim standardom.

Dolazak do novijih i boljih čipsa nikada nije bio lak, ali sada se čini težim nego što je bio i sigurno skuplji. Rezultat bi mogao biti manji broj natjecatelja i duže vrijeme između čvorova, ali svejedno se čini da će se skaliranje čipova nastaviti.