7nm чиповете на Ibm показват, че законът на Мур продължава, са само първа стъпка

Бях заинтригуван от отразяването на прессъобщението на IBM вчера, което разкри съюз, който произведе първите 7nm тестови чипове с функциониращи транзистори.

Добра стъпка е да се докаже, че свиването на транзисторната плътност може да продължи до този възел, но също така е важно да се отбележи, че групата IBM е далеч от единствената група, която се опитва да достигне този нов възел, и че има много стъпки между сега и реално производство.

В съобщението се посочва, че чиповете са произведени в Коледжите по наноразмерна наука и инженеринг на SUNY Polytechnic Institute (SUNY Poly CNSE) от съюз, който включва IBM Research, GlobalFoundries и Samsung. Тези групи работят заедно от известно време - IBM в един момент имаше "обща платформа", която създаде чипове заедно със Samsung и GlobalFoundries. Въпреки че тази платформа вече не съществува, групите продължават да работят заедно: IBM наскоро продаде своите съоръжения за създаване на чипове и много от своите патенти за чипове на GlobalFoundries (която има голяма фабрика за чипове на север от Олбани), а GlobalFoundries лицензира 14-нм технологичната технология на Samsung за направете чипове в този възел.

Важни са по-малките транзистори - колкото по-малък е транзисторът, толкова повече транзистори могат да се поберат на чип, а повече транзистори означават по-мощни чипове. IBM вярва, че новата технология би могла да позволи чипове с повече от 20 милиарда транзистори, което би било голяма крачка напред от съществуващите технологии; днес най-модерните чипове се произвеждат по 14 nm технология, която досега са доставяли само Intel и Samsung, въпреки че TSMC планира да започне масово производство на 16 nm чипове по-късно тази година. Авансът от 7 nm ще бъде основна стъпка напред.

Действителната технология включва транзистори, създадени със силициеви германиеви (SiGe) канали, произведени с помощта на Extreme Ultraviolet (EUV) литография на множество нива. IBM каза, че и двете са първо в индустрията и това е първото официално съобщение, което видях за работа на чипове, използващи и двете технологии.

Имайте предвид обаче, че други групи работят със същите тези технологии. Всеки производител на чипове оценява EUV технологията, най-вече използва оборудване за производство на чипове от ASML. Intel, Samsung и TSMC са инвестирали в ASML, за да помогнат за развитието на EUV технологията, а наскоро ASML заяви, че един клиент от САЩ - вероятно Intel - се съгласи да закупи 15 такива инструмента.

Може да се окаже, че използването на SiGe каналите е по-значимото развитие. Множество компании са разгледали видове материали, различни от силиций, материали, които биха могли да позволят по-бързо превключване на транзисторите и по-ниски изисквания за мощност. Приложните материали например говориха за използване на SiGe на 10 nm или 7 nm.

Всъщност много компании - включително IBM и Intel - говорят за преминаване отвъд SiGe към материали, известни като III-V съединения, като арсенид на индий галий (InGaAs), които проявяват по-голяма мобилност на електрон. Наскоро IBM демонстрира техника за използване на InGaAS върху силиконови вафли.

Вчерашното съобщение е интересно от лабораторна гледна точка заради включените технологии, но винаги има значителна пропаст между лабораторните иновации и рентабилното масово производство. Масовото производство на 10 nm чипове, които ще дойдат преди 7 nm, тепърва ще има успех.

Едно голямо притеснение е високата цена за преминаване към нови технологии. Докато Intel, Samsung и TSMC успяха да се преместят в по-малки възли, цената за създаването на дизайни на чипове в такива възли е по-скъпа, отчасти поради сложността на дизайна и отчасти защото са необходими повече стъпки при използване на техники като двойно - patterning - нещо, което EUV би могло да облекчи, но вероятно няма да премахне. Има също така опасения, че действителното мащабиране на плътността на чипа се забави: в съобщението на IBM се казва, че 7nm процесът му „постигна близо до 50 процента подобряване на мащабирането на площта в сравнение с най-модерната технология днес“. Това е добре, но традиционното мащабиране на закона на Мур ви дава 50-процентно подобрение на всяко поколение, а 7nm е на две поколения.

При типичен темп на закона на Мур, очаквате да видите 10 nm производство да започне към края на следващата година (тъй като първите 14 nm чипове започнаха производството в края на 2014 г.), но преходът към 14 nm логика отне повече от очакваното за всички производители на чипове Производителите на DRAM създават нови поколения, които показват много по-малко от 50 процента мащабиране, тъй като DRAM се приближава до молекулни граници, а производителите на NAND се отказват най-вече от равнинното мащабиране и вместо това се фокусират върху 3D NAND при по-големи геометрии. Така че няма да е изненадващо да видим, че времето между поколенията се удължава или мащабирането е по-малко драматично. От друга страна, ръководителите на Intel заявиха, че въпреки че разходите за изработката на всяка вафла продължават да нарастват за новите технологии, те очакват да продължат да получават традиционен напредък на мащабиране в следващите поколения, така че цената на транзистора да продължи да намалява при степен, достатъчна, за да си струва да продължите мащабирането. (Intel също така заяви, че вярва, че може да направи 7nm без EUV, ако е необходимо, въпреки че предпочита да има EUV.)

Работата на IBM, SUNY Poly и техните партньори върху 7nm чипове изглежда важна стъпка по пътя към подготовката на такива чипове за масово производство към края на десетилетието. Въпреки че все още сме далеч от рентабилното масово производство, това съобщение е ясен знак, че дори и ако законът на Мур може да се забави, той ще продължи поне още няколко поколения.