Ibm 7nm mikroshēmas rāda, ka Mūra likums turpinās, ir tikai pirmais solis

Mani ieinteresēja IBM paziņojums presei vakar, kurā tika atklāta alianse, kas ražoja pirmās 7 nm testa mikroshēmas ar funkcionējošiem tranzistoriem.

Tas ir labs solis, lai pierādītu, ka tranzistora blīvuma samazināšanās var turpināties līdz šim mezglā, taču ir arī svarīgi atzīmēt, ka IBM grupa ir tālu no vienīgās grupas, kas mēģina sasniegt šo jauno mezglu, un ka starp šīm dienām ir daudz soļu. faktiskā produkcija.

Paziņojumā tika teikts, ka mikroshēmas ir ražotas SUNY Politehniskā institūta nanomērogu zinātnes un inženierzinātņu koledžās (SUNY Poly CNSE) aliansē, kurā ietilpst IBM Research, GlobalFoundries un Samsung. Šīs grupas jau kādu laiku strādā kopā - IBM vienā brīdī bija "kopēja platforma", kas izveidoja mikroshēmas kopā ar Samsung un GlobalFoundries. Kamēr šī platforma vairs nepastāv, grupas joprojām strādā kopā: IBM nesen pārdeva savas mikroshēmu izgatavošanas iespējas un daudzus savu mikroshēmu patentus uzņēmumam GlobalFoundries (kurai ir liela mikroshēmu rūpnīca uz ziemeļiem no Albānijas), un GlobalFoundries ir licencējis Samsung 14nm procesu tehnoloģiju, lai taisiet mikroshēmas tajā mezglā.

Svarīgi ir mazāki tranzistori - jo mazāks tranzistors, jo vairāk tranzistoru var ietilpt mikroshēmā, un vairāk tranzistoru nozīmē jaudīgākas mikroshēmas. IBM uzskata, ka jaunā tehnoloģija varētu atļaut mikroshēmas ar vairāk nekā 20 miljardiem tranzistoru, kas būtu liels solis uz priekšu no esošās tehnoloģijas; Mūsdienu vismodernākās mikroshēmas tiek ražotas, izmantojot 14nm tehnoloģiju, kuru līdz šim ir piegādājuši tikai Intel un Samsung, lai gan TSMC ir paredzēts, lai vēlāk šajā gadā sāktu 16nm mikroshēmu masveida ražošanu. 7 nm avanss būtu nozīmīgs solis uz priekšu.

Patiesībā tehnoloģijā tika iesaistīti tranzistori, kas izveidoti ar Silicon Germanium (SiGe) kanāliem un kas ražoti, izmantojot Extreme Ultraviolet (EUV) litogrāfiju vairākos līmeņos. IBM sacīja, ka abas šīs nozares ir bijušas pirmās, un tas ir pirmais oficiālais paziņojums, ko esmu redzējis par strādājošām mikroshēmām, kurās tiek izmantotas abas šīs tehnoloģijas.

Tomēr ņemiet vērā, ka citas grupas strādā ar šīm pašām tehnoloģijām. Katrs mikroshēmu izgatavotājs novērtē EUV tehnoloģiju, galvenokārt izmantojot ASML mikroshēmu izgatavošanas iekārtas. Visi Intel, Samsung un TSMC ir ieguldījuši ASML, lai palīdzētu attīstīt EUV tehnoloģiju, un nesen ASML sacīja, ka viens ASV klients, iespējams, Intel, piekrita iegādāties 15 šādus rīkus.

Var būt, ka SiGe kanālu izmantošana ir nozīmīgākā attīstība. Daudzi uzņēmumi ir apsvēruši citu veidu materiālus, izņemot silīciju, materiālus, kas varētu ļaut ātrāk veikt tranzistora pārslēgšanu un samazināt enerģijas patēriņu. Piemērotie materiāli, piemēram, ir runājuši par SiGe izmantošanu 10 nm vai 7 nm.

Patiešām, daudzi uzņēmumi, ieskaitot IBM un Intel, runā par pārvietošanos ārpus SiGe uz materiāliem, kas pazīstami kā III-V savienojumi, piemēram, indija gallija arsenīdam (InGaAs), kas uzrāda lielāku elektronu mobilitāti. Nesen IBM demonstrēja metodi InGaAS izmantošanai silīcija vafelēs.

Vakardienas paziņojums ir interesants no laboratorijas viedokļa iesaistīto tehnoloģiju dēļ, taču starp laboratorijas jauninājumiem un rentablu masveida ražošanu vienmēr ir ievērojama atšķirība. Masveida 10nm mikroshēmu ražošanai, kas notiks pirms 7nm, vēl nav jāgūst panākumi.

Viena no lielām bažām ir augstās izmaksas, kas saistītas ar pāreju uz jaunajām tehnoloģijām. Kaut arī Intel, Samsung un TSMC ir spējuši pāriet uz mazākiem mezgliem, mikroshēmu dizainu izveidošana šādos mezglos ir dārgāka, daļēji dizaina sarežģītības dēļ un daļēji tāpēc, ka, izmantojot tādas metodes kā dubultā, ir jāveic vairāk darbību - iejaukšanās - kaut ko EUV varētu mazināt, bet, iespējams, neatliks. Bija arī bažas, ka faktiskā mikroshēmu blīvuma mērogošana ir palēninājusies: IBM paziņojumā teikts, ka tās 7nm process "ir sasniedzis gandrīz 50 procentus apgabala mērogošanas uzlabojumu salīdzinājumā ar mūsdienu vismodernāko tehnoloģiju". Tas ir labi, bet tradicionālā Mūra likuma mērogošana dod jums 50% uzlabojumu katrai paaudzei, un 7nm ir divu paaudžu attālumā.

Parastā Mūra likuma tempā jūs varētu gaidīt, ka 10nm ražošana sāksies nākamā gada beigās (kopš pirmās 14nm mikroshēmas sāka ražot 2014. gada beigās), taču pāreja uz 14nm loģiku prasīja ilgāku laiku, nekā gaidīts visiem mikroshēmu veidotāji. DRAM veidotāji rada jaunas paaudzes, kuru mērogošana ir ievērojami mazāka par 50 procentiem, jo ​​DRAM tuvojas molekulārajām robežām, un NAND veidotāji lielākoties atsakās no planētas mērogošanas un tā vietā koncentrējas uz 3D NAND lielākās ģeometrijās. Tāpēc nebūs tik pārsteidzoši, ja redzēsiet, ka laiks starp paaudzēm palielinās vai mērogs ir mazāk dramatisks. No otras puses, Intel vadītāji ir teikuši, ka, lai gan katras vafeles izgatavošanas izmaksas turpina pieaugt attiecībā uz jaunajām tehnoloģijām, viņi sagaida, ka nākamajās paaudzēs turpinās gūt tradicionālos mērogošanas uzlabojumus, tā ka izmaksas uz vienu tranzistoru turpinās samazināties pie likme ir pietiekama, lai būtu vērts turpināt mērogošanu. (Intel arī sacīja, ka uzskata, ka nepieciešamības gadījumā tas varētu padarīt 7nm bez EUV, lai gan viņš labprātāk iegūtu EUV.)

IBM, SUNY Poly un viņu partneru darbs pie 7nm mikroshēmām, šķiet, ir svarīgs solis ceļā uz šādu mikroshēmu sagatavošanu masveida ražošanai desmitgades beigās. Lai gan mēs joprojām esam tālu no rentablas masveida produkcijas, šis paziņojums ir skaidra zīme, ka pat tad, ja Mūra likums varētu palēnināties, tas turpināsies vēl vismaz pāris paaudzes.