7-нм чипы Ibm показывают, что закон Мура продолжается, это только первый шаг

Вчера я был заинтригован освещением пресс-релиза IBM, в котором сообщалось о альянсе, который выпустил первые 7-нм тестовые чипы с функционирующими транзисторами.

Это хороший шаг, чтобы доказать, что уменьшение плотности транзисторов может продолжаться до этого узла, но также важно отметить, что группа IBM - далеко не единственная группа, которая пытается достичь этого нового узла, и что между фактическая продукция.

В объявлении говорилось, что чипы были изготовлены в колледже наноразмерной науки и техники (SUNY Poly CNSE) Политехнического института SUNY альянсом, в который входят IBM Research, GlobalFoundries и Samsung. Эти группы некоторое время работали вместе - однажды у IBM была «общая платформа», которая создавала чипы вместе с Samsung и GlobalFoundries. Хотя этой платформы больше не существует, группы все еще работают вместе: IBM недавно продала свои производственные мощности и многие из своих патентов на чипы GlobalFoundries (у которой есть крупная фабрика по производству микросхем к северу от Олбани), а GlobalFoundries лицензировал 14-нм техпроцесс Samsung для сделать фишки на этом узле.

Меньшие транзисторы важны - чем меньше транзистор, тем больше транзисторов может поместиться в микросхему, и чем больше транзисторов означает более мощные микросхемы. IBM считает, что новая технология может позволить использовать микросхемы с более чем 20 миллиардами транзисторов, что станет большим шагом вперед по сравнению с существующими технологиями; Самые современные на сегодняшний день чипы производятся с использованием 14-нм технологии, которую до сих пор поставляли только Intel и Samsung, хотя TSMC планирует начать массовое производство 16-нм чипов в конце этого года. Прогресс в 7 нм станет важным шагом вперед.

Фактическая технология заключалась в том, что транзисторы создавались с использованием кремний-германиевых (SiGe) каналов, изготовленных с использованием литографии Extreme Ultraviolet (EUV) на нескольких уровнях. IBM заявила, что оба они были первыми в отрасли, и это первое официальное объявление о работе микросхем, использующих обе эти технологии.

Обратите внимание, что другие группы работают с теми же технологиями. Каждый производитель чипов оценивает технологию EUV, в основном используя оборудование для производства чипов от ASML. Intel, Samsung и TSMC все вложили средства в ASML, чтобы помочь в разработке технологии EUV, и недавно ASML заявил, что один из американских клиентов - вероятно, Intel - согласился купить 15 таких инструментов.

Возможно, что использование каналов SiGe является более значительным событием. Многие компании рассматривали типы материалов, отличных от кремния, материалы, которые могли бы обеспечить более быстрое переключение транзисторов и более низкие требования к питанию. Прикладные материалы, например, говорили об использовании SiGe при 10 нм или 7 нм.

Действительно, многие компании, в том числе IBM и Intel, говорят о переходе от SiGe к материалам, известным как соединения III-V, таким как арсенид индия-галлия (InGaAs), которые демонстрируют более высокую подвижность электронов. Недавно IBM продемонстрировала методику использования InGaAS на кремниевых пластинах.

Вчерашнее объявление интересно с точки зрения лаборатории из-за используемых технологий, но всегда существует значительный разрыв между лабораторными инновациями и экономически эффективным массовым производством. Массовое производство 10-нм чипов, которое выйдет раньше 7-нм, пока не принесло успеха.

Одной из больших проблем была высокая стоимость перехода на новые технологии. В то время как Intel, Samsung и TSMC смогли перейти на более мелкие узлы, стоимость создания микросхем на таких узлах дороже, отчасти из-за сложности конструкции и отчасти потому, что при использовании таких технологий, как удвоение, требуется больше шагов. - паттерн - что-то, что EUV может облегчить, но, вероятно, не устранит. Также было опасение, что фактическое масштабирование плотности микросхем замедлилось: в объявлении IBM говорится, что ее 7-нм процесс "достиг почти 50-процентного улучшения масштабирования по сравнению с самыми современными технологиями". Это хорошо, но традиционное масштабирование по закону Мура дает вам 50-процентное улучшение с каждым поколением, а 7 нм - это два поколения.

При типичном темпе закона Мура вы ожидаете, что производство 10 нм начнется к концу следующего года (поскольку первые 14 нм чипы начали выпускаться в конце 2014 года), но переход на логику 14 нм занял больше времени, чем ожидалось, для всех производители чипов. Производители DRAM создают новые поколения, которые демонстрируют масштабирование менее чем на 50 процентов, поскольку DRAM приближается к молекулярным пределам, а производители NAND в основном отступают от плоского масштабирования и вместо этого сосредотачиваются на 3D NAND при больших геометриях. Так что не удивительно, что время между поколениями удлиняется, или масштаб становится менее драматичным. С другой стороны, руководители Intel заявили, что, хотя стоимость изготовления каждой пластины для новых технологий продолжает расти, они ожидают, что в следующих поколениях они будут продолжать добиваться традиционных достижений в области масштабирования, так что стоимость одного транзистора будет продолжать снижаться со Скорость достаточно, чтобы продолжить масштабирование. (Intel также заявила, что считает, что в случае необходимости может получить 7 нм без EUV, хотя предпочла бы использовать EUV.)

Работа IBM, SUNY Poly и их партнеров над 7-нм чипами, кажется, является важным шагом на пути к подготовке таких чипов для массового производства к концу десятилетия. Хотя мы все еще далеки от рентабельного массового производства, это объявление является явным признаком того, что даже если закон Мура может замедлиться, он будет продолжаться, по крайней мере, еще пару поколений.