Legea lui Moore în tranziție

Dacă am avea vreodată nevoie de confirmare că trecerea la următorul pas în Legea lui Moore a devenit mai dificilă, anunțul Intel de săptămâna trecută că jetoanele sale de 10 nm ar fi amânate până în a doua jumătate a anului 2017 pare să fi dovedit cazul. Cu toate acestea, anunțurile recente ale unei firme ale altor companii la conferința de la Semicon West de săptămâna trecută indică faptul că rapoartele despre moartea Legii au fost exagerate.

CEO-ul Intel, Brian Krzanich, a anunțat întârzierea de 10 milimetri în timpul apelului de venituri al companiei din trimestrul doi. Jetoanele fuseseră preconizate până la sfârșitul anului viitor sau la începutul lui 2017. Între timp, a doua linie a companiei de 14 nm - procesorul Core de a șasea generație cunoscut sub numele de Skylake - a fost calificată și ar trebui să înceapă expedierea acestui trimestru (după introducerea primului trimestru Produse de 14 nm, cunoscute sub numele de Broadwell, într-o singură versiune la sfârșitul anului trecut și mai pe larg la începutul acestui an). Potrivit lui Krzanich, va exista o altă familie de cipuri de 14 nm, cunoscută sub numele de Kaby Lake, construită folosind arhitectura Skylake cu unele îmbunătățiri ale performanței, datorată în a doua jumătate a anului 2016, în timp ce primul produs de 10 nm, cunoscut sub numele de Cannonlake urmează să ajungă în a doua jumătate a anului 2017.

Reamintim că trecerea de la 22 nm la 14 nm a fost întârziată în mod similar, Krzanich citând dificultatea litografiei și numărul de pași de modelare multipli necesari atunci când treceți la fiecare nou nod ca fiind cauza întârzierii. El a menționat că Intel presupune că cipurile de 10 nm nu vor fi fabricate cu tehnologie ultravioletă ultravioletă (EUV), ceea ce face ca aceasta să fie cea mai lungă perioadă de timp în realizarea cipurilor, fără a trece la o formă mai avansată de litografie.

În general, a spus el, Intel presupune că va dura 2, 5 ani între nodurile procesului (rețineți că Intel a livrat primele cipuri „Ivy Bridge” de 22 nm la începutul anului 2012).

Krzanich a continuat să spună că, pe măsură ce Intel trece de la 10 nm la 7 nm, ei se vor „strădui mereu să revină la doi ani” între noduri. Și el a spus că Intel va monitoriza maturitatea EUV, modificările științei materialelor și complexitatea produsului atunci când ia decizia de sincronizare.

TSMC reiterează 10 milimetri la începutul anului 2017

Dacă tot ceea ce sugerează Legea lui Moore încetinește, știrile de la turnătoriile cu semiconductori, care produc cipuri pentru companii cu semiconductori lipsite de performanță, precum Qualcomm, MediaTek și Nvidia, indică faptul că lucrurile se grăbesc. Cel puțin sunt cei care închid un pic diferența cu Intel.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC), cea mai mare turnătorie din lume, a declarat că este pe cale să expedieze 10 milimetri în primul trimestru din 2017. TSMC a declarat că a început producția volumică a primelor sale procesoare FinFET de 16 nm în al doilea trimestru, livrările începând aceasta lună. (Aceasta înseamnă livrări către clienții TSMC, nu utilizatori finali; nu am văzut încă un astfel de cip livrat în produsul final, deși ne așteptăm ca în următoarele luni.)

Co-CEO-ul TSMC, Mark Liu, a declarat că procesul său de 10 milimetri este în curs de urmărire cu livrarea reală a produsului la începutul anului 2017. El a spus că piesele de 10 nm vor fi cu 15% mai rapide cu aceeași putere totală sau că vor folosi 35% mai puțină putere la aceeași viteză, cu mai mult decât dublul densității porții procesului de 16nm.

Dacă totul se va întâmpla, produsele fabricate pe procesul de 10 milimetri al TSMC ar putea veni pe piață cu un sfert înainte de cele realizate în procesul Intel de 10 milimetri, ceea ce ar fi o mare transformare în industrie. Rețineți, însă, că TSMC a anunțat întârzieri în trecut: cu puțin mai mult de un an în urmă, a spus că se așteaptă ca producția de risc de 10 milimetri să înceapă la sfârșitul anului 2015 și a citat ținte de putere și putere mai agresive.

Între timp, cealaltă mare turnătorie de cipuri, Samsung, a spus că va începe producția în masă de cipuri de 10 nm până la sfârșitul anului 2016. Samsung a livrat primul său produs FinFET de 14 nm, Exynos 7 Octa la începutul acestui an în telefoanele sale Galaxy S6. Asta a fost doar ușor după primele livrări ale volumului Intel de 14 nm (deși cele două procese sunt puțin diferite), o schimbare mare din epoca în care Intel a avut un avans lung în tehnologia proceselor.

Samsung a autorizat, de asemenea, tehnologia sa 14nm la GlobalFoundries, care a spus că va fi în rampa de volum a tehnologiei 14nm mai târziu în acest an. Printre clienții GlobalFoundries se numără AMD, care susține că intenționează să lanseze tehnologia FinFET de 14 nm în diverse produse pe parcursul anului 2016 și a achiziționat recent activitatea de fabricare a cipurilor IBM.

GlobalFoundries oferă 22Nm FD-SOI

De asemenea, GlobalFoundries intenționează să ofere o soluție diferită, numită 22nm FD-SOI (silicon-on-izolator complet), anunțată săptămâna trecută. Acest proces folosește tranzistoare plane convenționale, mai degrabă decât FinFET 3D, dar aici sunt fabricate pe un fel diferit de wafer cunoscut sub numele de SOI. GlobalFoundries susține că, cu această abordare, poate produce cipuri care să ofere performanțe mai bune și o putere mai mică decât procesul obișnuit de 28nm, folosit la un cost comparabil (și cost mult mai mic decât FinNET-uri de 14 nm, care necesită multe mai multe treceri folosind litografia de imersie de 193 nm). GlobalFoundries spune că procesul are ca rezultat o dimensiune mai mică de 20% în comparație cu 28nm.

În timp ce fabulul spune că FinFET oferă mai multe performanțe și este necesar în unele aplicații, consideră că noul proces este potrivit și pentru piețele mainstream, Internet of Things, RF și rețele. Comparativ cu produsele FinFET de 14 nm, GlobalFoundries spune că procesul necesită aproape 50% mai puține straturi de litografie cu imersiune, ceea ce va reduce costurile.

De asemenea, Samsung planifică o ofertă FD-SOI, deși la 28 de metri.

Mai în aval, IBM și partenerii săi au anunțat recent că au produs cipuri de test de 7 nm într-un laborator, deși există, desigur, un drum lung între laborator și producția de volum.

Semicon West arată instrumente noi

Viitorul fabricării cipurilor a fost, de asemenea, un subiect la conferința de la Semicon West de săptămâna trecută, în care producătorii de echipamente de fabricație de semiconductori au discutat despre progresele înregistrate în tehnologia nouă.

Se pare că există un consens general cu privire la foaia de parcurs logică, deși calendarul nu este clar. Următorul pas este probabil să se treacă la materiale alternative, în special la materialele noi de canale (precum cele utilizate de IBM în cipul său de test de 7 nm), cum ar fi germaniul de siliciu (SiGE) și arsenida de galiu indiu (InGaAs). Gândul este că astfel de materiale vor extinde utilizarea desenelor FinFET pentru încă un cuplu de generații și atunci industria ar putea trece la o nouă structură de tranzistor cu totul, poate la tranzistoarele de tip „gate-all-around”, denumite uneori nanowires, undeva în jurul nodului 5nm.

În litografie, ASML a spus că ținta sa pentru echipamentele EUV este de 1.000 de napolitane pe zi, cu o disponibilitate de 50% și, de asemenea, că este încă pe țintă să aibă EUV pregătit pentru producția de 7 nm, deși va fi utilizat doar pentru cinci până la 10 straturi critice iar litografia de 193 nm va face în continuare cea mai mare parte a lucrării. După ce a anunțat anterior că un client american fără nume - presupus a fi Intel de aproape toți observatorii - a fost de acord să cumpere 15 instrumente de litografie EUV, ASML a confirmat că Intel a achiziționat de fapt șase sisteme, cu două care urmează să fie livrate în acest an.

Deși cea mai mare parte a discuțiilor despre Legea lui Moore a avut loc în jurul cipurilor logice, trebuie menționat că cipurile de memorie sunt, de asemenea, în tranziție. Reducerile DRAM s-au încetinit dramatic. Cei mai mulți producători se află acum în tranziția la DRAM de 20 de mn și poate mai rămâne una sau două generații suplimentare. Orice avans suplimentar în ceea ce privește densitatea sau costul va trebui apoi să provină din capacitatea suplimentară de fabricație, dimensiuni mai mari a plafonelor (450mm), stivuirea cipurilor 3D (Hybrid Memory Cubes) sau, eventual, un nou tip de memorie, cum ar fi MRAM.

Pe memoria flash NAND, situația este puțin diferită. Memoria flash NAND este deja sub 20nm și, la fel ca DRAM, se termină pentru a se extinde mult mai mult, dar în acest caz există o alternativă clară. Subiectul fierbinte este 3D NAND, care folosește mai multe straturi de celule de memorie fabricate cu filme foarte subțiri și uniforme. Mărimile caracteristicilor celulelor individuale nu mai trebuie să fie atât de mici (ele se relaxează până la aproximativ 40-50 nm), dar densitatea continuă să se extindă - potențial până la 1 terabit pe un cip - prin adăugarea mai multor straturi. Litografia este mult mai ușoară, dar necesită instrumente mai avansate, la nivel atomic, pentru depunerea și gravarea acestor tablouri de memorie.

Samsung este deja în producție de volum, iar 3D NAND de a doua generație cu 32 de straturi poate împacheta până la 128 GB (16 GB) pe un singur cip. Săptămâna aceasta Samsung a anunțat o nouă generație de SSD-uri de 6Gbps pentru întreprindere, care pot stoca până la 3, 86TB de date într-un factor de formă de 2, 5 inci, folosind aceste cipuri de 128 GB. Atât alianța Micron / Intel, cât și SK Hynix sunt așteptate să înceapă producția în masă a 3D NAND la sfârșitul acestui an. Micron și Intel susțin că tehnologia lor de golire a aerului le va permite să facă cipuri mai dense, începând de la 256 Gb și 384 Gb, în ​​timp ce SK Hynix intenționează să folosească 36 de straturi, urmate de 48 de straturi anul viitor, pentru a măsura densitatea. Toshiba și SanDisk vor urma cândva anul viitor. La Semicon West, companiile de echipamente au declarat că trecerea la 3D NAND se întâmplă mai repede decât se aștepta, iar după unele estimări, 15% din capacitatea lumii în biți se va schimba până la sfârșitul acestui an.