Пътят към 7nm процесори

Доставянето на следващото поколение чипове става все по-трудно, но съобщенията на тази седмица на международната среща за електронни устройства (IEDM) показват, че производителите на чипове постигат реален напредък в създаването на това, което наричат ​​7nm процеси. Въпреки че номерата на възлите са може би по-малко значими, отколкото са били преди, това показва, че макар законът на Мур да се забави, той все още е жив, като съществени подобрения идват при сегашното поколение 14 nm и 16 nm чипове. По-специално на тази седмица конференцията представители на големите леярни (компании, които правят чипове за други компании) - TSMC и алианса на Samsung, IBM и GlobalFoundries - обявиха плановете си за създаване на 7nm чипове.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), най-голямата леярна в света, обяви 7nm процес, който заяви, че ще позволи 0, 43 пъти мащабиране на размера на мазнините в сравнение с настоящия 16nm процес, което ще позволи много по-малки умирания със същия брой транзистори или способността да поставете много повече транзистори в матрица със същия размер. Най-важното е, че компанията каза, че това осигурява или увеличение на скоростта с 35-40 процента, или 65 процента намаляване на мощността. (Обърнете внимание, че тези цифри се отнасят за самите транзистори; не е вероятно да видите подобна мощност или подобрение на скоростта в завършен чип.)

Най-впечатляващо е, че компанията каза, че вече произвежда напълно функционален 256 Mbit SRAM тест чип, с доста добри добиви. В чипа размерът на клетката на най-малкия SRAM с висока плътност е само 0, 027 µm ² (квадратни микрона), което го прави най-малкият SRAM досега. Това показва, че процесът работи и TSMC заяви, че работи с клиенти, за да извлекат 7nm чиповете си на пазара възможно най-скоро. Леярницата ще започне 10 nm производство през това тримесечие, като чиповете ще бъдат доставени в началото на следващата година. 7nm поколението е планирано да започне производството в началото на 2018 година.

Междувременно Центърът за нанотехнологии Albany (състоящ се от изследователи от IBM, GlobalFoundries и Samsung) обсъди предложенията си за 7nm чип, който според него имаше най-плътната стъпка (пространството между различните елементи на транзисторите) на всеки процес, който все още е обявен.

Алиансът заяви, че неговият 7nm процес ще доведе до най-строгите места, досега, както и да предложи значително подобрение в сравнение с 10 nm процеса, който беше разкрит преди няколко години. Сега те увеличават производството си в Samsung, като чиповете ще бъдат широко достъпни в началото на следващата година. (GlobalFoundries заяви, че ще прескочи 10 nm и ще отиде директно до 7 nm.) Освен това той заяви, че новият процес може да даде възможност за подобряване на производителността от 35 до 40 процента.

Процесът на съюза има редица големи разлики от TSMC и от предишните възли. Най-важното е, че разчита на Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) в множество критични нива на чипа, докато TSMC използва 193nm инструменти за потапяща литография, които се използват от поколения, макар и с повече мулти-шаблони. (Многопечатното означава използване на инструментите многократно на един и същи слой, което добавя време и увеличава дефектите; групата предложи, че използването на конвенционална литография на този дизайн ще изисква до четири отделни експозиции на литография на някои критични слоеве на чипа.) в резултат на това подобни чипове е малко вероятно да бъдат произведени най-рано до 2018-2019 г., защото е малко вероятно инструментите на EUV да имат необходимата производителност и надеждност дотогава.

В допълнение, той използва нови материали с висока мобилност и техники за щам в рамките на силикона, за да помогне за подобряване на производителността.

Както в TSMC, така и в алиансовите конструкции, основната структура на клетката за транзистора не се е променила. Те все още използват FinFET транзистори и високо K / метална врата - големите определящи характеристики на последния процесен възел.

Поради закъснения, Intel наскоро представи трето поколение от своите 14 nm чипове, известни като Kaby Lake, и сега планира да последва това и с 10 nm мобилен дизайн с ниска мощност, наречен Cannonlake, който трябва да излезе в края на следващата година и още 14 nm дизайн на работния плот, известен като Coffee Lake. Intel все още не е разкрила много подробности за своя 10 nm процес, освен да каже, че очаква по-добро мащабиране на транзисторите, отколкото исторически е било в състояние да постигне и че ще използва конвенционална литография.

Едно нещо, което трябва да се отбележи: във всички тези случаи номерата на възлите, като 7nm, вече нямат реална връзка с никаква физическа характеристика в чиповете. Всъщност повечето наблюдатели смятат, че настоящият 16nm възел на TSMC и сегашният 14nm възел на Samsung са малко по-плътни от 22nm възела на Intel, който започна производство в голям обем през 2011 г. и са значително по-малко плътни от 14nm възела на Intel, който започна да се доставя в обем в началото на 2015 г. Повечето прогнози казват, че предстоящите 10 nm възли, за които TSMC и Samsung говорят, ще бъдат малко по-добри от 14nm производството на Intel - като Intel вероятно ще си върне лидерството със собствен 10nm възел.

Разбира се, всъщност няма да знаем колко добре работи някой от тези процеси и какъв вид производителност и разходи ще постигнем, докато реалните чипове не започнат да се доставят. Тя трябва да направи 2017 и след много интересни години за производителите на чипове.

Колко вероятно е да препоръчате PCMag.com?