7nm мікросхеми Ibm показують, що закон Мура продовжується, лише перший крок

Мене заінтригувало висвітлення прес-релізу IBM вчора, який виявив альянс, який створив перші 7nm тестові мікросхеми з функціонуючими транзисторами.

Це хороший крок, щоб довести, що зменшення щільності транзистора може продовжуватися до цього вузла, але також важливо зазначити, що група IBM далеко не єдина група, яка намагається дійти до цього нового вузла, і що існує багато кроків між тепер і фактичне виробництво.

У повідомленні зазначається, що мікросхеми вироблялися в коледжах нанорозмірних наук та інженерії SUNY Polytechnic Institute (SUNY Poly CNSE) альянсом, що включає IBM Research, GlobalFoundries та Samsung. Ці групи працювали разом деякий час - IBM в один момент створила "спільну платформу", яка створювала чіпи разом із Samsung та GlobalFoundries. Поки цієї платформи більше не існує, групи все ще працюють разом: IBM нещодавно продала свої засоби для виготовлення мікросхем та багато своїх патентів на мікросхеми GlobalFoundries (яка має велику фабрику чіпів на північ від Олбані), а GlobalFoundries ліцензував 14-метровий технологічний процес Samsung на зробити фішки на цьому вузлі.

Важливі менші транзистори - чим менше транзистор, тим більше транзисторів може вміститися на мікросхемі, а більше транзисторів означає більш потужні мікросхеми. IBM вважає, що нова технологія може забезпечити мікросхеми з більш ніж 20 мільярдами транзисторів, що було б великим кроком вперед від існуючої технології; сьогоднішні найдосконаліші чіпи виробляються за технологією 14 нм, яку поки що постачають лише Intel та Samsung, хоча TSMC планується розпочати масове виробництво 16-нм мікросхем пізніше цього року. Попередження на 7 нм було б головним кроком вперед.

Фактична технологія передбачає транзистори, створені за допомогою силіконових германієвих (SiGe) каналів, виготовлених за допомогою літографії Extreme Ultraviolet (EUV) на декількох рівнях. IBM заявила, що обидва ці галузі були першими, і це перше офіційне повідомлення, що я бачив, як працюють чіпи, використовуючи обидві ці технології.

Зауважте, що інші групи працюють із цими ж технологіями. Кожен виробник чіпів оцінює технологію EUV, в основному використовуючи обладнання для виготовлення чіпів від ASML. Intel, Samsung і TSMC всі інвестували в ASML, щоб допомогти розвивати технологію EUV, і нещодавно ASML заявив, що один клієнт США - швидше за все, Intel - погодився придбати 15 таких інструментів.

Можливо, використання каналів SiGe є найбільш значущою розробкою. Численні компанії розглядають види матеріалів, крім кремнію, матеріали, які можуть забезпечити швидше перемикання транзисторів і менші вимоги до потужності. Наприклад, "Прикладні матеріали" говорили про використання SiGe на 10 нм або 7 нм.

Дійсно, багато компаній, включаючи IBM та Intel, говорять про те, щоб перейти за межі SiGe до матеріалів, відомих як сполуки III-V, як арсенід галію індію (InGaAs), які мають більш високу рухливість електронів. Нещодавно IBM продемонструвала техніку використання InGaAS на кремнієвих пластинах.

Вчорашня анонс цікавий з точки зору лабораторії через залучені технології, проте завжди існує значна розрив між лабораторними інноваціями та економічним масовим виробництвом. Масове виробництво 10-нм мікросхем, яке вийде раніше 7-нм, ще не має успіху.

Велике занепокоєння викликало висока вартість переходу на нові технології. Хоча Intel, Samsung та TSMC змогли перейти до менших вузлів, вартість створення мікросхеми на таких вузлах дорожча, частково через складність конструкції та частково тому, що потрібно використовувати більше кроків при використанні таких методів, як подвійний -мовлення - щось ЄСВ може полегшити, але, ймовірно, не усуне. Також існує побоювання, що фактичне масштабування щільності мікросхеми сповільнилося: в заяві IBM сказано, що його 7-нм процес "досяг майже 50-відсоткового поліпшення масштабування площі порівняно з найсучаснішою технологією сьогодні". Це добре, але традиційне масштабування закону Мура дає вам на 50 відсотків покращення кожного покоління, а 7 нм - це два покоління.

У типовому темпі Закону Мура можна було б розраховувати, що виробництво 10 нм розпочнеться наприкінці наступного року (оскільки перші 14-нм чіпи почали виготовляти наприкінці 2014 року), але перехід до 14-нм логіки зайняв більше часу, ніж очікувалося для всіх виробники чіпів Виробники DRAM створюють нові покоління, які демонструють набагато менше, ніж на 50 відсотків масштабування, оскільки DRAM наближається до молекулярних меж, а виробники NAND в основному відступають від планарного масштабування і замість цього фокусуються на 3D NAND на великих геометріях. Тож не дивно буде побачити час поколінь, що подовжуються, чи масштабування менш драматичне. З іншого боку, керівники Intel заявили, що, хоча вартість виготовлення кожної вафлі продовжує зростати для нових технологій, вони розраховують продовжувати отримувати традиційні досягнення масштабування в наступні покоління, так що вартість одного транзистора буде продовжувати знижуватися на рівні швидкість, достатня для того, щоб зробити його варто продовжувати масштабування. (Intel також заявила, що вважає, що це може зробити 7 нм без EUV, якщо це необхідно, хоча він вважає за краще мати EUV.)

Робота IBM, SUNY Poly та їхніх партнерів над 7-нм-чіпами, здається, є важливим кроком на шляху до підготовки таких мікросхем для масового виробництва до кінця десятиліття. Незважаючи на те, що ми ще далекі від економічно ефективного масового виробництва, це оголошення є явною ознакою того, що навіть якщо закон Мура може сповільнитись, він триватиме принаймні ще пару поколінь.