Čipy spoločnosti Ibm 7nm ukazujú, že zákon Moore pokračuje, sú len prvým krokom

Zaujímalo ma včerajšie spravodajstvo spoločnosti IBM, ktoré odhalilo alianciu, ktorá vytvorila prvých 7nm testovacích čipov s funkčnými tranzistormi.

Je to dobrý krok na preukázanie toho, že zmenšenie hustoty tranzistora môže pokračovať v tomto uzle, ale je tiež dôležité si uvedomiť, že skupina IBM je zďaleka jediná skupina, ktorá sa pokúša dostať na tento nový uzol, a že medzi týmto krokom je veľa krokov a skutočná výroba.

V oznámení sa uvádza, že čipy vyrábala na univerzitách SUNY Polytechnic Institute na univerzitách pre vedu a techniku ​​Nanoscale (SUNY Poly CNSE) aliancia zahŕňajúca spoločnosti IBM Research, GlobalFoundries a Samsung. Tieto skupiny už nejaký čas spolupracujú - spoločnosť IBM mala v určitom okamihu „spoločnú platformu“, ktorá spolu so spoločnosťami Samsung a GlobalFoundries vytvorila čipy. Aj keď táto platforma už neexistuje, skupiny stále spolupracujú: IBM nedávno predala svoje zariadenia na výrobu čipov a mnoho svojich patentov na čipy spoločnosti GlobalFoundries (ktorá má veľkú továreň na výrobu čipov severne od Albany) a spoločnosť GlobalFoundries licencovala 14nm technologickú technológiu spoločnosti Samsung na v tomto uzle robte žetóny.

Menšie tranzistory sú dôležité - čím menší je tranzistor, tým viac tranzistorov sa zmestí na čip a viac tranzistorov znamená výkonnejšie čipy. IBM verí, že nová technológia by mohla umožniť čipy s viac ako 20 miliardami tranzistorov, čo by bol veľký krok vpred od existujúcich technológií; Dnešné najpokrokovejšie čipy sa vyrábajú pomocou technológie 14nm, ktorú doteraz dodali iba spoločnosti Intel a Samsung, hoci TSMC je naplánované na začatie hromadnej výroby 16nm čipov koncom tohto roka. Hlavným krokom vpred by bol 7-mesačný pokrok.

Skutočná technológia zahŕňala tranzistory vytvorené pomocou kanálov kremíka germánia (SiGe) vyrobených pomocou litografie Extreme Ultraviolet (EUV) na viacerých úrovniach. Spoločnosť IBM uviedla, že išlo o prvé odvetvia, a toto je prvé oficiálne oznámenie o pracovných čipoch využívajúcich obe tieto technológie.

Upozorňujeme však, že s rovnakými technológiami pracujú aj iné skupiny. Každý výrobca čipov vyhodnocuje technológiu EUV, väčšinou s použitím zariadení na výrobu čipov od spoločnosti ASML. Spoločnosti Intel, Samsung a TSMC investovali do spoločnosti ASML s cieľom pomôcť vyvinúť technológiu EUV. Nedávno spoločnosť ASML uviedla, že jeden americký zákazník - pravdepodobne spoločnosť Intel - súhlasil s nákupom 15 takýchto nástrojov.

Je možné, že použitie SiGe kanálov je výraznejší vývoj. Početné spoločnosti uvažovali o iných materiáloch okrem kremíka, o materiáloch, ktoré by mohli umožniť rýchlejšie prepnutie tranzistora a nižšie požiadavky na energiu. Napríklad Applied Materials hovoril o použití SiGe pri 10 nm alebo 7 nm.

Mnoho spoločností - vrátane spoločností IBM a Intel - skutočne hovorí o prechode za SiGe k materiálom známym ako zlúčeniny III-V, ako je arzenid india a gália (InGaAs), ktoré vykazujú vyššiu pohyblivosť elektrónov. Spoločnosť IBM nedávno predstavila techniku ​​použitia InGaAS na kremíkových doštičkách.

Včerajšie oznámenie je zaujímavé z laboratórneho hľadiska kvôli použitým technológiám, vždy však existuje výrazný rozdiel medzi inováciami v laboratóriách a nákladovo efektívnou hromadnou výrobou. Hromadná výroba 10nm čipov, ktoré budú dostupné pred 7nm čipmi, musí byť ešte úspešná.

Veľkým problémom boli vysoké náklady na prechod na nové technológie. Zatiaľ čo spoločnosti Intel, Samsung a TSMC sa dokázali presunúť do menších uzlov, náklady na vytvorenie návrhov čipov v takýchto uzloch sú drahšie, čiastočne kvôli zložitosti návrhu a čiastočne preto, že pri používaní techník, ako je napríklad dvojitý postup, sú potrebné ďalšie kroky. -tertering - niečo, čo by EUV mohlo zmierniť, ale pravdepodobne to nevylúči. Existujú tiež obavy, že skutočné škálovanie hustoty čipov sa spomalilo: Oznámenie spoločnosti IBM uviedlo, že jej proces 7nm „dosiahol takmer 50% zlepšenie škálovania oblastí v porovnaní s najmodernejšou technológiou v súčasnosti“. To je síce dobré, ale tradičné Moore's Law škálovanie vám prináša o 50 percent vylepšenie každej generácie a 7 nm je o dve generácie ďalej.

Pri typickom tempe Moorovho zákona by ste očakávali začiatok výroby 10nm ku koncu budúceho roka (od začiatku prvých 14nm čipov začatých na konci roku 2014), ale prechod na 14nm logiku trval dlhšie, ako sa očakávalo pre všetky výrobcovia čipov. Tvorcovia DRAM vytvárajú nové generácie, ktoré vykazujú oveľa menej ako 50 percentnú mierku, pretože DRAM sa blíži k molekulárnym limitom a tvorcovia NAND väčšinou ustupujú od plošného škálovania a namiesto toho sa zameriavajú na 3D NAND vo väčších geometriách. Nebude to teda také prekvapujúce, keď sa čas medzi generáciami predlžuje, alebo bude škálovanie menej dramatické. Na druhej strane vedúci predstavitelia spoločnosti Intel uviedli, že zatiaľ čo náklady na výrobu každej oblátky stále rastú v súvislosti s novými technológiami, očakávajú, že v nasledujúcich generáciách budú naďalej dosahovať tradičné pokroky v mierke, takže náklady na tranzistor budú aj naďalej klesať sadzba dostatočná na to, aby bolo vhodné pokračovať v mierke. (Spoločnosť Intel tiež uviedla, že verí, že v prípade potreby dokáže dosiahnuť 7nm bez EUV, hoci by uprednostňovala mať EUV.)

Práca spoločností IBM, SUNY Poly a ich partnerov na čipoch s dĺžkou 7 nm sa zdá byť dôležitým krokom na ceste k príprave týchto čipov na hromadnú výrobu na konci desaťročia. Aj keď sme stále ešte ďaleko od nákladovo efektívnej hromadnej výroby, toto oznámenie je jasným znakom toho, že aj keď sa Mooreov zákon môže spomaľovať, bude to pokračovať najmenej ďalšiu generáciu.