Mūra likums pārejas posmā

Ja mums kādreiz būtu bijis nepieciešams apstiprinājums, ka pāreja uz nākamo Mūra likuma soli ir kļuvusi grūtāka, Intel pagājušajā nedēļā paziņotais paziņojums, ka tā 10nm mikroshēmas tiks aizkavētas līdz 2017. gada otrajai pusei, šķiet, ir pierādījis šo gadījumu. Tomēr pēdējie paziņojumi, ko pagājušās nedēļas Semicon West konferencē izteikuši daudz citu uzņēmumu, norāda, ka ziņojumi par likuma nāvi ir stipri pārspīlēti.

Intel izpilddirektors Braiens Krzaničs paziņoja par 10 nm kavēšanos kompānijas otrā ceturkšņa peļņas pieprasījuma laikā. Mikroshēmas iepriekš tika gaidītas nākamā gada beigās vai 2017. gada sākumā. Tikmēr uzņēmuma otrā 14 nm līnija - sestās paaudzes centrālais procesors, kas pazīstams kā Skylake - ir kvalificēta un tai jāsāk piegādāt šajā ceturksnī (pēc pirmā 14nm produkti, kas pazīstami kā Broadwell, vienotā versijā bija pagājušā gada beigās un plašāk šī gada sākumā). Pēc Krzaniča teiktā, būs vēl viena 14nm mikroshēmu saime, kas pazīstama kā Kaby Lake, kas būvēta, izmantojot Skylake arhitektūru ar dažiem veiktspējas uzlabojumiem, kuras izgatavošana notiks 2016. gada otrajā pusē, savukārt pirmais 10 nm izstrādājums, kas pazīstams kā Cannonlake, tagad ir paredzēts ierasties 2017. gada otrā puse.

Atgādiniet, ka pāreja no 22nm uz 14nm tika kavēta līdzīgi, un Krzanich kā kavēšanās cēloni minēja litogrāfijas grūtības un vajadzīgo daudzkārtošanu, pārejot uz katru jauno mezglu. Viņš atzīmēja, ka Intel pieņem, ka 10nm mikroshēmas netiks ražotas ar ekstrēmas ultravioletās litogrāfijas (EUV) tehnoloģiju, kas šo mikroshēmu izgatavošanu padara ilgāko laika periodu bez pārejas uz sarežģītāku litogrāfijas veidu.

Kopumā viņš sacīja, ka Intel tagad pieņem, ka paies 2, 5 gadi starp procesa mezgliem (ņemiet vērā, ka Intel pirmās 22 nm "Ivy Bridge" mikroshēmas nosūtīja 2012. gada sākumā).

Krzaničs turpināja, sakot, ka Intel pārejot no 10nm uz 7nm, viņi starp mezgliem "vienmēr centīsies atgriezties divus gadus". Un viņš sacīja, ka Intel, pieņemot lēmumu par laika grafiku, uzraudzīs EUV briedumu, izmaiņas materiālu zinātnē un produkta sarežģītību.

TSMC atkārto 10nm 2017. gada sākumā

Ja viss, kas liek domāt par Mūra likumu, palēninās, jaunumi no pusvadītāju lietuvēm, kas ražo mikroshēmas fabulāru pusvadītāju uzņēmumiem, piemēram, Qualcomm, MediaTek un Nvidia, norāda, ka lietas paātrinās. O r vismaz, ka viņi mazliet aizver plaisu ar Intel.

Taivānas Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC), kas ir lielākā pasaules lietuve, paziņoja, ka tā gatavojas nosūtīt 10 nm 2017. gada pirmajā ceturksnī. TSMC paziņoja, ka otrajā ceturksnī sāka savu pirmo 16 nm FinFET procesoru apjoma ražošanu, sūtījumiem sākot ar šo. mēnesī. (Tas nozīmē sūtījumus TSMC klientiem, nevis galalietotājiem; mēs vēl neesam redzējuši tādu mikroshēmu, kas tiek piegādāta galaproduktā, lai gan mēs domājam, ka tuvāko mēnešu laikā.)

TSMC līdzdirektors Marks Liu paziņoja, ka 10 nm process notiek uz priekšu ar reālu produktu nosūtīšanu 2017. gada sākumā. Viņš teica, ka 10 nm detaļas būs par 15% ātrākas ar tādu pašu kopējo jaudu vai arī patērēs par 35% mazāk enerģijas ar tādu pašu ātrumu, ar vairāk nekā divkāršs vārtu blīvums 16 nm procesā.

Ja tas viss notiks, produkti, kas ražoti, izmantojot TSMC 10nm procesu, varētu nonākt tirgū apmēram ceturtdaļu pirms tiem, kas ražoti Intel 10nm procesā, kas būtu liels pavērsiens nozarē. Tomēr ņemiet vērā, ka TSMC pagātnē ir paziņojis par kavēšanos: nedaudz vairāk nekā pirms gada, tā paziņoja, ka tā paredz, ka 2015. gada beigās sāksies 10nm liela riska ražošana, un citēja agresīvākus ātruma un jaudas mērķus.

Tikmēr otra lielā progresīvo mikroshēmu lietuve Samsung ir paziņojusi, ka tā sāks masveida 10nm mikroshēmu ražošanu līdz 2016. gada beigām. Samsung saviem Galaxy S6 tālruņiem šā gada sākumā nosūtīja savu pirmo 14 nm FinFET produktu, Exynos 7 Octa. Tas notika tikai nedaudz pēc Intel pirmajiem 14 nm apjoma sūtījumiem (lai arī abi procesi ir nedaudz atšķirīgi), kas ir lielas pārmaiņas salīdzinājumā ar laikmetu, kad Intel bija ilgstošs procesu tehnoloģiju līderis.

Samsung arī ir licencējis savu 14nm tehnoloģiju GlobalFoundries, kurš paziņoja, ka šī gada beigās tas notiks 14nm tehnoloģijas apjomā. GlobalFoundries klientu vidū ir AMD, kas apgalvo, ka tā 2016. gada laikā plāno ieviest 14 nm FinFET tehnoloģiju dažādos produktos, un nesen ir iegādājusies IBM mikroshēmu ražošanas biznesu.

GlobalFoundries piedāvā 22nm FD-SOI

GlobalFoundries arī plāno piedāvāt atšķirīgu risinājumu ar nosaukumu 22nm FD-SOI (pilnībā noplicināts silikona-uz-izolators), par kuru tika paziņots pagājušajā nedēļā. Šajā procesā tiek izmantoti parastie plakani tranzistori, nevis 3D FinFET, bet šeit tie tiek izgatavoti uz cita veida vafeļu, kas pazīstama kā SOI. GlobalFoundries apgalvo, ka ar šo pieeju tas var radīt mikroshēmas, kas nodrošina labāku veiktspēju un mazāku jaudu nekā parasti izmantotais 28 nm planārais process par salīdzināmām izmaksām (un daudz zemākām izmaksām nekā 14 nm FinFET, kurām ir vajadzīgas daudz vairāk caurlaides, izmantojot 193 nm iegremdēšanas litogrāfiju). GlobalFoundries saka, ka procesa rezultāts ir par 20% mazāks die izmērs, salīdzinot ar 28 nm.

Lai arī fab saka, ka FinFET nodrošina lielāku veiktspēju un ir nepieciešami dažās lietojumprogrammās, tas uzskata, ka jaunais process ir piemērots arī vispārizglītojošo mobilo, lietu interneta, RF un tīkla tirgiem. Salīdzinot ar 14 nm FinFET produktiem, GlobalFoundries saka, ka process prasa gandrīz par 50% mazāk iegremdēšanas litogrāfijas slāņu, kas samazinās izmaksas.

Arī Samsung plāno FD-SOI piedāvājumu, lai arī 28 nm.

Tālāk lejup pa straumi IBM un tās partneri nesen paziņoja, ka laboratorijā ražo 7 nm testēšanas mikroshēmas, lai gan, protams, starp laboratoriju un apjoma ražošanu, protams, ir tāls ceļš.

Semicon West rāda jaunus rīkus

Mikroshēmu izgatavošanas nākotne bija tēma arī pagājušās nedēļas konferencē Semicon West, kur pusvadītāju ražošanas iekārtu ražotāji apsprieda progresu, ko viņi guvuši jauno tehnoloģiju jomā.

Liekas, ka par loģisko ceļvedi valda vispārēja vienprātība, lai gan grafiks nav skaidrs. Nākamais solis, visticamāk, būs pāreja uz alternatīviem materiāliem, jo ​​īpaši jauniem kanālu materiāliem (piemēram, tiem, kurus IBM izmanto savā 7 nm testa mikroshēmā), piemēram, silīcija germāniju (SiGE) un indija gallija arsenīdu (InGaAs). Domājams, ka šādi materiāli paplašinās FinFET dizainu izmantošanu vēl pāris paaudzēs, un tad nozare varētu pāriet uz jaunu tranzistora struktūru, iespējams, uz visiem apkārt esošajiem tranzistoriem, ko dažreiz sauc par nanovielām, kaut kur ap 5 nm mezglu.

Litogrāfijā ASML sacīja, ka tās mērķis attiecībā uz EUV aprīkojumu ir 1000 vafeļu dienā ar 50% pieejamību, kā arī tas, ka joprojām tiek izvirzīts mērķis, lai EUV būtu gatavs 7 nm ražošanai, lai gan tas tiks izmantots tikai varbūt pieciem līdz 10 kritiskiem slāņiem. un 193 nm litogrāfija joprojām veiks lielāko daļu darba. Iepriekš paziņojis, ka nenosaukts ASV klients, kuru gandrīz visi novērotāji uzskatīja par Intel, bija piekritis iegādāties 15 EUV litogrāfijas rīkus, ASML apstiprināja, ka Intel faktiski ir iegādājies sešas sistēmas, no kurām divas tiks piegādātas šogad.

Kaut arī lielākā daļa Mūra likuma diskusiju ir bijušas par loģikas mikroshēmām, jāatzīmē, ka arī atmiņas mikroshēmas ir pārejas posmā. DRAM samazinājums ir dramatiski samazinājies. Lielākā daļa veidotāju tagad pāriet uz 20 nm DRAM, iespējams, vēl ir pagājusi vēl viena vai divas paaudzes. Jebkuriem turpmākiem blīvuma vai izmaksu uzlabojumiem būs jāiegūst no papildu ražošanas jaudas, lielākiem vafeļu izmēriem (450 mm), 3D mikroshēmu sakraušanas (hibrīdās atmiņas kubi) vai varbūt jauna tipa atmiņas, piemēram, MRAM.

NAND zibatmiņā situācija ir nedaudz atšķirīga. NAND zibatmiņa jau ir mazāka par 20 nm, un, tāpat kā DRAM, tai vairs nepietiek vietas, lai mērogātu to vēl vairāk, taču šajā gadījumā ir skaidra alternatīva. Aktuālā tēma ir 3D NAND, kurā tiek izmantoti vairāki atmiņas šūnu slāņi, kas izgatavoti ar ļoti plānām, vienveidīgām plēvēm. Atsevišķu elementu izmēriem vairs nav jābūt tik maziem (tie atslābinās līdz aptuveni 40-50 nm), bet blīvums turpina palielināties - potenciāli līdz 1 terabitam mikroshēmā -, pievienojot vairāk slāņu. Litogrāfija ir daudz vienkāršāka, taču šo atmiņas masīvu izvietošanai un kodināšanai ir nepieciešami modernāki, atomu līmeņa rīki.

Samsung jau veic apjomīgu ražošanu, un tās otrās paaudzes 3D NAND ar 32 slāņiem vienā iepakojumā var iesaiņot līdz 128 GB (16 GB). Šonedēļ Samsung paziņoja par jaunas paaudzes 6Gbps uzņēmuma SSD, kas var saglabāt līdz 3, 86TB datu 2, 5 collu formas koeficientā, izmantojot šīs 128Gb mikroshēmas. Paredzams, ka gan Micron / Intel alianse, gan SK Hynix sāks 3D NAND masveida ražošanu vēlāk šajā gadā. Micron un Intel apgalvo, ka viņu gaisa spraugas tehnoloģija ļaus viņiem izgatavot blīvākas mikroshēmas, sākot ar 256Gb un 384Gb, savukārt SK Hynix plāno izmantot 36 slāņus, kam nākamgad sekos 48 slāņi, lai izmērītu blīvumu. Toshiba un SanDisk sekos kaut kad nākamajā gadā. Semikona rietumos aprīkojuma kompānijas sacīja, ka pāreja uz 3D NAND notiek ātrāk nekā gaidīts, un pēc dažām aplēsēm 15% no pasaules jaudas pa bitēm būs mainījušies līdz šā gada beigām.