Дорога до 7-нм процесорів

Поставити мікросхеми наступного покоління стає все складніше, але повідомлення на цьому тижні на Міжнародній нараді електронних пристроїв (IEDM) показують, що виробники мікросхем досягають реального прогресу в створенні того, що вони називають процесами 7nm. Хоча число вузлів, мабуть, менш значне, ніж було раніше, це показує, що, хоча закон Мура, можливо, сповільнився, він все ще живий, при цьому великі вдосконалення припадають на поточне покоління чіпів 14 нм і 16 нм. Зокрема, на цій тижневій конференції представники великих ливарних підприємств (компаній, що виробляють чіпи для інших компаній) - TSMC та альянсу Samsung, IBM та GlobalFoundries - оголосили про плани виготовлення 7-нм чіпів.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), найбільший ливарний завод у світі, оголосив 7-нм процес, за яким він сказав, що дозволить 0, 43-кратного масштабування в порівнянні з поточним 16-нм процесом, що дозволить отримати набагато менші штампи з такою ж кількістю транзисторів або можливість помістити набагато більше транзисторів у матрицю однакового розміру. Найголовніше, що компанія сказала, що це забезпечує збільшення швидкості на 35-40 відсотків або зменшення потужності на 65 відсотків. (Зверніть увагу, що ці цифри стосуються самих транзисторів; напевно, ви не побачите стільки потужності чи покращення швидкості в готовому чіпі.)

Найбільш вражаюче, компанія заявила, що вже виготовляє повністю функціональний тест-чіп 256 Мбіт SRAM з досить хорошими показниками. На мікросхемі розмір осередку найменшого SRAM високої щільності становить всього 0, 027 мкм ² (квадратних мікронів), що робить його найменшим SRAM поки. Це вказує на те, що процес працює, і TSMC заявив, що працює з клієнтами, щоб якнайшвидше випустити їх 7-нм чіпи на ринок. У цьому кварталі ливарний завод розпочне виробництво 10 нм, чіп буде поставлений на початку наступного року. Покоління 7 нм планується розпочати виробництво на початку 2018 року.

Тим часом Центр нанотехнологій Олбані (що складається з дослідників IBM, GlobalFoundries та Samsung) обговорив свої пропозиції щодо 7-нм чипа, який, на його думку, мав найвищий крок (простір між різними елементами транзисторів) будь-якого процесу, який ще оголошений.

Альянс заявив, що його 7-нм процес дозволить створити найкруткіші плями коли-небудь, а також запропонує суттєве вдосконалення за 10-нм процес, який він оприлюднив пару років тому. Зараз вони розширюють виробництво в Samsung, з чіпами, які будуть широко доступні на початку наступного року. (GlobalFoundries заявив, що він пропустить 10 нм і перейде безпосередньо до 7 нм.) Також було сказано, що новий процес може забезпечити підвищення ефективності на 35-40 відсотків.

Процес альянсу має ряд великих відмінностей як від TSMC, так і від попередніх вузлів. Найбільше, що вона покладається на Екстремальну ультрафіолетову літографію (EUV) в декількох критичних рівнях мікросхеми, в той час як TSMC використовує інструменти літографії для занурення 193 нм, які використовуються протягом поколінь, хоча і з більш багатостороннім малюнком. (Багатоназваність означає використання інструментів багаторазово на одному шарі, що додає часу та збільшує дефекти; група запропонувала, що для використання звичайної літографії на цій конструкції потрібно буде до чотирьох окремих експозицій літографії на деяких критичних шарах мікросхеми.) в результаті такі мікросхеми навряд чи будуть вироблятися якнайшвидше до 2018-2019 років, оскільки інструменти EUV навряд чи матимуть необхідну пропускну здатність та надійність до цього часу.

Крім того, він використовує нові високомобільні матеріали та методи деформації в кремнію, щоб сприяти підвищенню продуктивності.

І в конструкціях TSMC, і в альянсах основна структура клітини транзистора не змінилася. Вони все ще використовують транзистори FinFET та металевий затвор високої K / великої величини, що визначає останній технологічний вузол.

Через затримки Intel нещодавно представила третє покоління своїх 14-нм мікросхем, відомих як Kaby Lake, і тепер планує дотримуватися цього з 10-нм мобільним дизайном з низькою потужністю під назвою Cannonlake, який вийшов у кінці наступного року та ще 14nm дизайн робочого столу, відомий як Кавове озеро. Intel поки що не розкрила багато деталей свого 10-нм-процесу, крім того, щоб сказати, що очікує кращого масштабування транзисторів, ніж це вдалося досягти раніше, і що він буде використовувати звичайну літографію.

Варто зазначити одне: у всіх цих випадках номери вузлів, такі як 7nm, більше не мають жодного реального відношення до будь-якої фізичної особливості в чіпах. Дійсно, більшість оглядачів вважають, що нинішній 16-нм-вузол TSMC та теперішній 14-нм-вузол Samsung лише трохи щільніше, ніж 22-нм-вузол Intel, який розпочав виробництво у великих обсягах у 2011 році, і помітно менш щільний, ніж 14-метровий вузол Intel, який почав продаватись в обсязі на початку 2015 року Більшість прогнозів говорять про те, що майбутні 10-нм-вузли, про які говорять TSMC та Samsung, будуть трохи кращими, ніж виробництво 14nm від Intel - Intel, ймовірно, поверне лідерство своїм власним 10-нм-вузлом.

Звичайно, ми не будемо точно знати, наскільки добре працює будь-який з цих процесів і яку ефективність і вартість ми отримаємо, поки фактичні чіпи не почнуть доставку. Це повинно зробити 2017 рік і пізніше дуже цікавих років для виробників чіпів.

З якою ймовірністю ви рекомендуєте PCMag.com?