Ibmovi 7nm čipi kažejo, da se Moorov zakon nadaljuje, so le prvi korak

Navdušilo me je poročanje o IBM-ovem sporočilu za javnost včeraj, ki je razkrilo zavezništvo, ki je ustvarilo prve 7nm testne čipe s delujočimi tranzistorji.

To je dober korak za dokazovanje, da se krčenje gostote tranzistorjev lahko nadaljuje do tega vozlišča, pomembno pa je tudi upoštevati, da skupina IBM še zdaleč ni edina skupina, ki poskuša doseči to novo vozlišče, in da je med zdaj in zdaj veliko korakov dejanska proizvodnja.

V objavi je bilo zapisano, da so čipi izdelovali na kolidžih Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) SUNY Polytechnic Institute s strani zveze, ki vključuje IBM Research, GlobalFoundries in Samsung. Te skupine že nekaj časa sodelujejo skupaj - IBM je v nekem trenutku imel "skupno platformo", ki je ustvarila čipe skupaj s Samsungom in GlobalFoundries. Medtem ko ta platforma ne obstaja več, skupine še vedno sodelujejo: IBM je pred kratkim prodal svoje zmogljivosti za izdelavo čipov in veliko svojih patentov za čipe podjetju GlobalFoundries (ki ima veliko tovarno čipov severno od Albanyja), GlobalFoundries pa je licenciral Samsungovo tehnologijo 14 nm za proizvodnjo naredite čipe na tem vozlišču.

Pomembni so manjši tranzistorji - manjši je tranzistor, več tranzistorjev se lahko prilega na čip, več tranzistorjev pa pomeni močnejše čipe. IBM verjame, da bi nova tehnologija lahko omogočila čipe z več kot 20 milijardami tranzistorjev, kar bi bil velik korak naprej od obstoječe tehnologije; Današnji najnaprednejši čipi so izdelani z uporabo 14nm tehnologije, ki sta jo doslej dobavljali le Intel in Samsung, čeprav bo TSMC predvidoma začel letos množično proizvodnjo 16nm čipov. 7-nm napredek bi bil velik korak naprej.

Dejanska tehnologija je vključevala tranzistorje, ustvarjene s kanali Silicij Germanij (SiGe), izdelani z uporabo litografije Extreme Ultraviolet (EUV) na več ravneh. IBM je dejal, da sta oba na prvem mestu v industriji, in to je prva uradna najava, da sem videl, kako uporabljati čipe, ki uporabljajo obe tehnologiji.

Upoštevajte pa, da tudi druge skupine sodelujejo s temi istimi tehnologijami. Vsak proizvajalec čipov ocenjuje tehnologijo EUV, večinoma uporablja opremo za izdelavo čipov podjetja ASML. Intel, Samsung in TSMC so vsi vložili v ASML, da bi pomagali razviti tehnologijo EUV, nedavno pa je ASML povedal, da je en ameriški kupec - verjetno Intel - privolil v nakup 15 takšnih orodij.

Mogoče je, da je uporaba SiGe kanalov pomembnejši razvoj. Številna podjetja so poleg silicija razmislila o vrstah materialov, ki bi lahko omogočili hitrejše preklapljanje tranzistorjev in manjše potrebe po moči. Na primer, Aplikativni materiali so govorili o uporabi SiGeja pri 10nm ali 7nm.

Dejansko številna podjetja - vključno z IBM-om in Intelom - govorijo o prehodu izven SiGe-ja v materiale, znane kot spojine III-V, kot je arzijed indijev galij (InGaAs), ki kažejo večjo mobilnost elektronov. IBM je nedavno pokazal tehniko uporabe InGaAS na silikonskih rezin.

Včerajšnja objava je z vidika laboratorij zanimiva zaradi vključenih tehnologij, vendar vedno obstaja velik razkorak med laboratorijskimi inovacijami in stroškovno učinkovito množično proizvodnjo. Množična proizvodnja 10nm čipov, ki bo pred 7nm, še ni uspela.

Velika skrb so bili visoki stroški prehoda na nove tehnologije. Medtem ko so se Intel, Samsung in TSMC lahko premaknili na manjša vozlišča, so stroški oblikovanja čipov na takih vozliščih dražji, deloma zaradi zapletenosti zasnove in deloma tudi zato, ker je pri uporabi tehnik, kot je dvojna, potrebnih več korakov. - patterning - nekaj, kar bi EUV lahko ublažilo, vendar verjetno ne bo odpravilo. Obstaja tudi zaskrbljenost, da se je dejansko skaliranje gostote čipov upočasnilo: IBM-ova objava pravi, da je njegov 7nm postopek "dosegel skoraj 50-odstotno izboljšanje skaliranja površin v primerjavi z današnjo najsodobnejšo tehnologijo." To je dobro, vendar tradicionalno skaliranje Moore's zakona vam omogoča 50-odstotno izboljšanje vsake generacije, 7nm pa je oddaljeno dve generaciji.

V značilnem tempu Moore's Law bi pričakovali, da se bo konec prihodnjega leta začelo proizvodnjo 10 nm (odkar so prvi konec 14nm čipov začeli s proizvodnjo konec leta 2014), vendar je prehod na 14nm logiko trajal dlje, kot smo pričakovali za vse izdelovalci čipov. Proizvajalci DRAM ustvarjajo nove generacije, ki kažejo veliko manj kot 50 odstotkov skaliranja, saj se DRAM približa molekularnim mejam, proizvajalci NAND-a pa se večinoma oddaljijo od ravninskega skaliranja in se namesto tega osredotočajo na 3D NAND pri večjih geometrijah. Tako ne bo presenetljivo videti, če se čas med generacijami podaljša ali pa je skaliranje manj dramatično. Po drugi strani so direktorji podjetja Intel povedali, da kljub temu, da stroški izdelave vsake rezine še naprej naraščajo za nove tehnologije, pričakujejo, da bodo v naslednjih generacijah še naprej pridobivali tradicionalni napredek za skaliranje, tako da bodo stroški na tranzistor še naprej upadali stopnja, ki je zadostna, da bi bilo smiselno nadaljevati skaliranje. (Intel je tudi dejal, da verjame, da bi po potrebi lahko ustvaril 7 nm brez EUV, čeprav bi raje imel EUV.)

Delo IBM-ov, SUNY Poly in njihovih partnerjev na 7nm čipih se zdi pomemben korak k pripravi takšnih čipov za množično proizvodnjo proti koncu desetletja. Čeprav smo od stroškovno učinkovite množične proizvodnje še daleč, je ta napoved jasen znak, da četudi se Mooreov zakon morda upočasnjuje, bo nadaljeval vsaj še nekaj generacij.