Дорога к 7нм процессорам

Поставка чипов следующего поколения усложняется, но объявления на Международной конференции электронных устройств (IEDM) на этой неделе показывают, что производители чипов добились реального прогресса в создании так называемых 7-нм процессов. Хотя номера узлов, возможно, менее значительны, чем когда-то, это показывает, что, хотя закон Мура, возможно, замедлился, он все еще жив, с существенными улучшениями в текущем поколении 14-нм и 16-нм чипов. В частности, на конференции на этой неделе представители крупных литейных предприятий (компаний, производящих чипы для других компаний) - TSMC и альянс Samsung, IBM и GlobalFoundries - объявили о своих планах по производству 7-нм чипов.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), крупнейший в мире литейный завод, объявил о 7-нм процессе, который, по его словам, обеспечит масштабирование кристалла в 0, 43 раза по сравнению с текущим 16-нм процессом, что позволит использовать гораздо меньшие матрицы с тем же числом транзисторов или возможностью положить гораздо больше транзисторов в кристалл того же размера. Самое главное, компания заявила, что это обеспечивает либо увеличение скорости на 35-40 процентов, либо снижение мощности на 65 процентов. (Обратите внимание, что эти цифры относятся к самим транзисторам; маловероятно, что вы увидите значительное улучшение мощности или скорости в готовом чипе.)

Наиболее впечатляюще то, что компания уже производит полнофункциональный тестовый чип SRAM 256 Мбит с довольно хорошими выходами. На чипе размер ячейки самой маленькой SRAM высокой плотности составляет всего 0, 027 мкм ² (квадратные микроны), что делает его самой маленькой SRAM. Это указывает на то, что процесс работает, и TSMC заявила, что работает с заказчиками, чтобы как можно скорее выпустить свои 7-нм чипы на рынок. В этом квартале литейный завод начнет производство 10 нм, а поставки чипов начнутся в начале следующего года. Генерация 7 нм планируется начать производство в начале 2018 года.

Между тем, Центр нанотехнологий Олбани (состоящий из исследователей из IBM, GlobalFoundries и Samsung) обсудил свои предложения по 7-нм чипу, который, по его утверждению, имел самую малую высоту (пространство между различными элементами транзисторов) из всех заявленных процессов.

Альянс заявил, что его 7-нм техпроцесс даст самые высокие частоты звука, а также существенно улучшит 10-нм техпроцесс, который был представлен пару лет назад. Сейчас они наращивают производство в Samsung, а чипы будут доступны в начале следующего года. (GlobalFoundries заявляет, что пропустит 10 нм и перейдет непосредственно к 7 нм.) Также заявлено, что новый процесс может повысить производительность на 35-40%.

Процесс альянса имеет ряд существенных отличий от TSMC и от предыдущих узлов. В частности, он опирается на экстремальную ультрафиолетовую литографию (EUV) на нескольких критических уровнях чипа, в то время как TSMC использует 193-нм инструменты для иммерсионной литографии, которые использовались в течение нескольких поколений, хотя и с большим количеством шаблонов. (Мульти-шаблонирование означает использование инструментов несколько раз на одном слое, что увеличивает время и увеличивает количество дефектов; группа предположила, что для использования обычной литографии на этом дизайне потребуется до четырех отдельных литографических экспозиций на некоторых критических слоях чипа.) В результате такие чипы вряд ли будут производиться до 2018-2019 годов, поскольку инструменты EUV вряд ли будут иметь необходимую пропускную способность и надежность до тех пор.

Кроме того, он использует новые материалы с высокой подвижностью и методы деформации в кремнии, чтобы помочь улучшить производительность.

Как в TSMC, так и в проектах альянсов базовая базовая структура ячейки для транзистора не изменилась. Они по-прежнему используют транзисторы FinFET и металлический затвор с высоким K / K - большие определяющие характеристики последнего узла процесса.

Из-за задержек Intel недавно представила третье поколение своих 14-нм чипов, известных как Kaby Lake, и теперь планирует последовать этому за 10-нм технологическим проектом с низким энергопотреблением под названием Cannonlake, который должен выйти в конце следующего года, и еще одним 14-нм. дизайн рабочего стола, известный как Coffee Lake. Корпорация Intel еще не раскрыла многих деталей своего 10-нм процесса, за исключением того, что она ожидает, что масштабирование транзисторов будет лучше, чем это было исторически, и что она будет использовать обычную литографию.

Следует отметить одну вещь: во всех этих случаях номера узлов, такие как 7nm, больше не имеют никакого реального отношения к какой-либо физической функции в чипах. Действительно, большинство наблюдателей считают, что текущий 16-нм узел TSMC и текущий 14-нм узел Samsung немного плотнее, чем 22-нм узел Intel, который начал массовое производство в 2011 году, и заметно менее плотный, чем 14-нм узел Intel, который начал поставляться в объеме в начале 2015 года. В большинстве прогнозов говорится, что предстоящие 10-нм узлы, о которых говорят TSMC и Samsung, будут чуть лучше, чем 14-нм производственные процессы Intel, и Intel, вероятно, вернет себе лидерство благодаря собственному 10-нм узлу.

Конечно, мы не будем точно знать, насколько хорошо работает какой-либо из этих процессов, какую производительность и стоимость мы получим, пока не начнут поставляться настоящие чипы. Это должно сделать 2017 и последующие годы очень интересными для производителей чипов.

Насколько вероятно, что вы порекомендуете PCMag.com?