Jetoanele Ibm de 7 nm arată că legea lui Moore continuă, sunt doar un prim pas

Am fost intrigat de acoperirea comunicatului de presă al IBM, ieri, care a dezvăluit o alianță care a produs primele cipuri de test de 7 nm cu tranzistoare funcționale.

Este un pas bun pentru a demonstra că micșorarea densității tranzistorului poate continua până la acel nod, dar este, de asemenea, important de reținut faptul că grupul IBM este departe de singurul grup care încearcă să ajungă la acest nou nod și că există mulți pași între acum și producție efectivă.

Anunțul a declarat că jetoanele au fost produse la Colegiile SUNY Polytechnic Institute of Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) de către o alianță care include IBM Research, GlobalFoundries și Samsung. Aceste grupuri colaborează de ceva vreme - IBM la un moment dat a avut o „platformă comună” care a creat cipuri împreună cu Samsung și GlobalFoundries. Deși această platformă nu mai există, grupurile încă mai lucrează împreună: IBM a vândut recent facilitățile de fabricare a cipurilor și multe dintre patentele sale către GlobalFoundries (care are o fabrică mare de cipuri la nord de Albany), iar GlobalFoundries a licențiat tehnologia procesului Samsung de 14 nm pentru faceți jetoane la acel nod.

Tranzistoarele mai mici sunt importante - cu cât tranzistorul este mai mic, cu atât mai multe tranzistoare se pot încadra pe un cip, iar mai multe tranzistoare înseamnă cipuri mai puternice. IBM consideră că noua tehnologie ar putea permite cipuri cu mai mult de 20 de miliarde de tranzistoare, ceea ce ar fi un mare pas înainte pentru tehnologia existentă; Cele mai avansate cipuri de astăzi sunt fabricate cu tehnologie de 14 nm, care până acum au fost livrate doar Intel și Samsung, deși TSMC este programat să înceapă producția în masă de cipuri de 16 nm la sfârșitul acestui an. Un avans de 7 nm ar fi un pas important înainte.

Tehnologia actuală a implicat tranzistoarele create cu canale Silicon Germanium (SiGe) fabricate cu litografie ultravioletă extremă (EUV) la mai multe niveluri. IBM a spus că ambele sunt primele industriei și acesta este primul anunț formal pe care l-am văzut despre cipurile de lucru folosind ambele tehnologii.

Rețineți, însă, că alte grupuri lucrează cu aceleași tehnologii. Fiecare producător de cipuri evaluează tehnologia EUV, folosind în mare parte echipamente de fabricare a cipurilor de la ASML. Intel, Samsung și TSMC au investit cu toții în ASML pentru a ajuta la dezvoltarea tehnologiei EUV, iar recent, ASML a spus că un client din SUA - probabil Intel - a acceptat să cumpere 15 astfel de instrumente.

Este posibil ca utilizarea canalelor SiGe să fie o dezvoltare mai semnificativă. Numeroase companii au luat în considerare tipuri de materiale, altele decât siliciul, materiale care ar putea permite trecerea mai rapidă a tranzistorului și cerințe de putere mai mici. Applied Materials, de exemplu, a vorbit despre utilizarea SiGe la 10nm sau 7nm.

Într-adevăr, multe companii - inclusiv IBM și Intel - vorbesc despre trecerea dincolo de SiGe către materiale cunoscute sub numele de compuși III-V, cum ar fi arsenidul de galiu indiu (InGaAs), care prezintă o mobilitate mai mare a electronilor. IBM a demonstrat recent o tehnică pentru utilizarea InGaAS pe napolitane de siliciu.

Anunțul de ieri este interesant din perspectiva laboratorului din cauza tehnologiilor implicate, dar există întotdeauna un decalaj semnificativ între inovația laboratorului și producția de masă rentabilă. Producția în masă de cipuri de 10 nm, care vor veni înaintea celor 7 nm, nu a avut încă un succes.

O mare preocupare a fost costul ridicat al transferului către noile tehnologii. În timp ce Intel, Samsung și TSMC au reușit să se deplaseze către noduri mai mici, costul creării desenelor de cipuri la astfel de noduri este mai scump, parțial din cauza complexității designului și parțial pentru că sunt necesari mai mulți pași atunci când se utilizează tehnici duble -patterning - ceva EUV ar putea atenua, dar probabil nu va elimina. De asemenea, a existat îngrijorarea că scalarea reală a densității cipurilor a încetinit: anunțul IBM a spus că procesul său de 7 nm „a obținut aproape 50% la îmbunătățirea scalării suprafeței cu cea mai avansată tehnologie din zilele noastre”. Asta e bine, dar scalarea tradițională a Legii Moore vă oferă o îmbunătățire de 50 la sută în fiecare generație, iar 7 nm este la două generații.

Pe ritmul tipic al legii lui Moore, vă așteptați ca producția de 10 milimetri să înceapă spre sfârșitul anului viitor (de când primele cipuri de 14 nm au început să producă la sfârșitul lui 2014), dar tranziția la logica de 14 nm a durat mai mult decât așteptat pentru toate producători de cipuri. Producătorii de DRAM creează noi generații care prezintă o scădere mult mai mică de 50 la sută, întrucât DRAM se apropie de limitele moleculare, iar producătorii NAND se sprijină în cea mai mare parte de la scalarea planară și se concentrează în schimb pe 3D NAND la geometrii mai mari. Așadar, nu va fi atât de surprinzător să vezi că timpul dintre generații se prelungește sau scăderea mai puțin dramatică. Pe de altă parte, directorii Intel au spus că, în timp ce costurile pentru realizarea fiecărei napolitane continuă să crească pentru noile tehnologii, se așteaptă să continue să obțină avansuri tradiționale de scalare în generațiile următoare, astfel încât costul pe tranzistor va continua să scadă la o rata suficientă pentru a merita să continuăm scalarea. (Intel a mai spus că crede că ar putea face 7nm fără EUV, dacă este necesar, deși ar prefera să aibă EUV.)

Munca IBM, SUNY Poly și a partenerilor lor pentru jetoane de 7 nm pare a fi un pas important pe calea pregătirii unor astfel de jetoane pentru producția în masă spre sfârșitul deceniului. Deși suntem încă departe de producția de masă rentabilă, acest anunț este un semn clar că, chiar dacă Legea lui Moore ar putea încetini, va continua pentru cel puțin încă două generații.