Kelias į 7 nm procesorius

Pristatyti naujos kartos lustus yra vis sunkiau, tačiau šios savaitės tarptautiniame elektroninių prietaisų susitikime (IEDM) paskelbti pranešimai rodo, kad lustų gamintojai daro tikrą pažangą kurdami tai, ką jie vadina 7 nm procesais. Nors mazgų skaičiai galbūt nėra tokie reikšmingi, kaip jie kadaise buvo, tai rodo, kad nors Moore'o įstatymas galėjo sulėtėti, jis vis dar gyvas, o esminiai patobulinimai bus atlikti su dabartine 14nm ir 16nm lustų karta. Visų pirma, šios savaitės konferencijoje didžiųjų liejyklų (bendrovių, gaminančių lustus kitoms įmonėms) atstovai - TSMC ir „Samsung“, IBM bei „GlobalFoundries“ aljansas - paskelbė apie savo planus gaminti 7 nm lustus.

TSMC (Taivano puslaidininkių gamybos įmonė), didžiausia pasaulyje liejykla, paskelbė 7 nm procesą, kuris, jo teigimu, leis 0, 43 karto mažesnį mastelį, palyginti su dabartiniu 16 nm procesu, leisdamas daug mažesnes štampus su tuo pačiu tranzistorių skaičiumi ar galimybe įdėkite daug daugiau tranzistorių į tokio paties dydžio veržlę. Svarbiausia, kad bendrovė teigė, kad tai padidina greitį 35–40 procentų arba sumažina 65 procentus. (Atminkite, kad šie skaičiai taikomi patiems tranzistoriams; nepanašu, kad pamatytumėte tiek daug galios ar greičio, kad pagaminta lustas.)

Įspūdingiausiai kompanija teigė, kad ji jau gamina visiškai funkcionalų 256 Mbit SRAM bandomąjį lustą, kurio išeiga yra gana gera. Lustoje mažiausio didelio tankio SRAM ląstelių dydis yra vos 0, 027 μm ² (kvadratiniai mikronai), todėl tai yra mažiausia SRAM. Tai rodo, kad procesas veikia, ir TSMC teigė, kad dirba su klientais, kad jų 7 nm lustai būtų kuo greičiau pateikti į rinką. Liejynas šį ketvirtį pradės 10 mln. Metrų gamybą, lustai bus pristatyti kitų metų pradžioje. 7nm karta planuojama pradėti gaminti 2018 m. Pradžioje.

Tuo tarpu Albanijos nanotechnologijų centras (kurį sudarė tyrėjai iš IBM, „GlobalFoundries“ ir „Samsung“) aptarė savo pasiūlymus dėl 7 nm lusto, kuris, jo teigimu, turėjo mažiausiai bet kokio paskelbto proceso žingsnį (tarpą tarp skirtingų tranzistorių elementų).

Aljansas teigė, kad jo 7 nm procesas užtikrins griežčiausią visų laikų tašką, taip pat pasiūlys esminį patobulinimą, palyginti su prieš kelerius metus paskelbtu 10 nm procesu. Dabar jie pradeda sparčiau gaminti „Samsung“, o lustai bus plačiai prieinami kitų metų pradžioje. („GlobalFoundries“ teigė, kad ji praleis 10 nm ir eis tiesiai į 7 nm.) Ji taip pat teigė, kad naujasis procesas gali pagerinti 35–40 procentų našumą.

Aljanso procesas turi daug didelių skirtumų nuo TSMC ir nuo ankstesnių mazgų. Svarbiausia, kad ji remiasi kraštutine ultravioletinių spindulių litografija (EUV) keliuose kritiniuose lusto lygiuose, o TSMC naudoja 193 nm panardinimo litografijos įrankius, kurie buvo naudojami kartoms, nors ir labiau daugialypius. (Daugialypis modeliavimas reiškia įrankių naudojimą kelis kartus tame pačiame sluoksnyje. Tai padidina laiką ir padidina defektus; grupė pasiūlė, kad naudojant įprastą litografiją šiam dizainui prireiks iki keturių atskirų litografijos ekspozicijų ant kai kurių kritinių lusto sluoksnių.) Kaip Todėl greičiausiai tokie lustai nebus gaminami anksčiausiai iki 2018–2019 m., nes greičiausiai iki tol EUV įrankiai neturės reikiamo pralaidumo ir patikimumo.

Be to, silicyje naudojamos naujos didelio mobilumo medžiagos ir deformavimo būdai, kurie padėtų pagerinti eksploatacines savybes.

Tiek TSMC, tiek aljanso projektuose tranzistoriaus pagrindinė ląstelių struktūra nepasikeitė. Jie vis dar naudoja „FinFET“ tranzistorius ir aukštos kokybės metalinius vartus - dideles paskutiniojo proceso mazgo charakteristikas.

Dėl vėlavimo „Intel“ neseniai pristatė trečiosios kartos 14 nm lustų, žinomų kaip „Kaby Lake“, planą ir dabar planuoja tęsti kartu su 10 nm mažos galios mobiliuoju dizainu, vadinamu „Cannonlake“, kuris pasirodys kitų metų pabaigoje, ir dar 14 nm. darbalaukio dizainas, žinomas kaip „Coffee Lake“. „Intel“ dar neatskleidė daugybės savo 10 nm proceso detalių, išskyrus tai, kad tikisi geresnio tranzistoriaus mastelio didinimo, nei istoriškai sugebėjo pasiekti, ir kad jis naudos įprastą litografiją.

Reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos dalykus: visais šiais atvejais mazgų numeriai, tokie kaip 7 nm, nebeturi jokio ryšio su jokiomis fizinėmis lusto ypatybėmis. Iš tikrųjų dauguma stebėtojų mano, kad dabartinis TSMC 16 nm mazgas ir dabartinis „Samsung“ 14 nm mazgas yra tik šiek tiek tankesni nei „Intel“ 22 nm mazgas, kurio gamyba pradėta didelės apimties 2011 m., Ir yra žymiai mažiau tankus nei „Intel“ 14 nm mazgas, kurio apimtis pradėta gabenti 2015 m. Pradžioje. Daugelio prognozių duomenimis, būsimi 10 nm mazgai, apie kuriuos kalbame TSMC ir „Samsung“, bus tik šiek tiek geresni nei „Intel“ 14 nm gamyba - „Intel“ greičiausiai atgaus lyderį turėdama savo 10 nm mazgą.

Žinoma, mes tikrai nesužinosime, kaip gerai veikia šie procesai ir kokį našumą bei sąnaudas gausime, kol realūs lustai pradės gabenti. Turi būti, kad 2017 ir kiti metai lustų gamintojams bus labai įdomūs.

Kaip tikėtina, kad rekomenduosite PCMag.com?