Pelimerkkejä yli 14nm

Yksi suurimmista asioista tämän viikon kansainvälisessä Solid State Circuits -konferenssissa (ISSCC) oli keskustelu siitä, miten teollisuus luo prosessoreita 10 nm: n ja sitä pienemmillä puolilla ja onko tällaisen toiminnan tekeminen kustannustehokasta.

Intelin vanhempi stipendiaatti Mark Bohr kertoi erittäin kattavan keskustelun paneelissa, jossa hän toisti Intelin uskovan, että Mooren laki - käsite, jonka mukaan sirujen tiheys voi kaksinkertaistua jokaisessa seuraavassa sukupolvessa - jatkuu. Kuten Intel on aiemmin sanonut, Bohr totesi uskovansa pystyvän tuottamaan siruja 10 nm: n ja jopa 7 nm: n säteillä käyttämällä olemassa olevia litografiatyökaluja, vaikka se varmasti haluaisi olla äärimmäisen ultravioletti (EUV) litografiatyökalut valmiina menemään 7 nm: iin.

Hänen iso huomautuksensa oli, että jatkuva skaalaaminen on aina vaatinut uusia innovaatioita prosesseissa ja suunnittelussa (kuten kupariliitosten, tiivistetyn piin, korkean K / metallin portin ja FinFET-tekniikan käyttöönotto) ja että jatkokehittelyä tarvitaan skaalaus 10 ja 7 nm ja alle. Mutta hän ei antanut uusia yksityiskohtia siitä, mitä muutoksia prosessissa, materiaaleissa tai rakenteissa Intel käyttää uusissa solmuissa.

Toisin kuin eräät julkaistut raportit, Bohr ei tosiasiallisesti vahvistanut, että Intel toimittaa 10 miljoonan osan osia vuonna 2016. (Koska Intel toimitti ensimmäiset 14 nanometrin sirut vuoden 2014 lopussa, 10 miljoonan tonnin lähetys ensi vuonna vastaisi tyypillistä kahden vuoden prosessin polkua. solmut; kun kysyin Intelin toimitusjohtajalta Brian Krzanichilta, jatketaanko kahden vuoden kadenssi, hän sanoi, että Intel uskoi voivansa.) Intelin 14nm: n prosessi nousi odotettua hitaammin, ja vaikka Bohr sanoi, että sen 10nm: n pilottilinja on parantunut 50 prosentilla kapasiteetti verrattuna siihen, missä 14nm oli samassa vaiheessa sen etenemiseen, yritys ei halua sitoutua lujasti.

Bohr oli selvä, että hän odotti, että sirujen skaalaus ei vain jatka, vaan että vaikka kunkin kiekon valmistuskustannukset jatkavat nousuaan, transistorien tiheyden kasvaminen riittää, jotta Intelin valmistuskustannukset transistoria kohden jatkavat laskuaan riittävän hyvin, jotta se saadaan aikaan. kannattaa jatkaa skaalaamista. Hän on sanonut tämän aiemmin, mutta se on ristiriidassa joidenkin muiden yritysten kanssa, jotka ovat olleet skeptisempiä.

Hän huomautti, että sirujen suunnittelun historiaan sisältyy yhä enemmän integrointia, ja nykyaikaisissa System-on-Chip (SoC) -suunnitelmissa on nyt integroitu muun muassa erilaisia ​​tehotasoja, analogisia komponentteja ja korkeajänniteisen sisääntulon järjestelmiä. Tulevaisuus voi lainata 2, 5D-siruja (joissa erilliset muotit on kytketty paketin sisäisen väylän kautta) tai jopa 3D-siruja (joissa silikoniläpiviennit tai TSV: t yhdistävät useita siru-suulakkeita.) Hänen mukaansa sellaiset järjestelmät ovat hyviä järjestelmälle. integrointi, mutta huono alhaisin kustannuksin.

Bohr sanoi, että 3D-sirut TSV-kaapeleiden kanssa eivät todellakaan toimi korkean suorituskyvyn prosessoreissa, koska et voi saada riittävää TSV-tiheyttä tai käsitellä lämpöongelmia, ja että jopa mobiilisovelluksissa, joissa se on teknisesti toteutettavissa, se ei ole todella käytetty vielä, koska se lisää liian paljon kustannuksia.

Muilla myyjillä oli erilaisia ​​näkökulmia, kuten saatat odottaa.

Samsung Electronicsin presidentti Kinam Kim huomautti, että tiheys - transistorien määrä sirualaa kohden - on jatkanut kasvua.

Mutta hän huomautti myös, että lähestymme teoreettista rajaa 1, 5 nm: ssä ja että EUV: n kanssa yhdistettynä nelinkertaiseen kuviopainantamiseen on teoreettisesti mahdollista päästä arvoon 3.25 nm. Mutta hän odotti, että päästäkseen sinne teollisuus tarvitsee uusia työkaluja, rakenteita ja materiaaleja.

Hän esimerkiksi ehdotti, että Samsung saattaisi siirtää logiikkatuotantonsa FinFET-laitteista (joita Intel aloitti tuottamisen muutama vuosi sitten, ja Samsung aloitti juuri toimituksen) porttien ympärille ja Nanowire-yhteyksiin noin 7 nm: n etäisyydellä, jota seuraa tunnelin FET. Tässä vaiheessa yritys harkitsee myös uusia materiaaleja. Hän huomautti, että DRAM- ja NAND-tekniikka sisältää jo monia uusia ominaisuuksia, mukaan lukien 3D-valmistus.

Vaikka johtava valimo TSMC ei antanut erityistä teknologiaesittelyä, sekin työskentelee uusien materiaalien ja rakenteiden kanssa valmistellessaan 16nm: n valmistuksen kehitystä tänä vuonna ja tulevia solmuja.

Olen erityisen kiinnostunut Marvell Technology Groupin toimitusjohtajan Sehat Sutardjan antamasta hieman erilaisesta näkemyksestä teollisuuden suuntaan.

Hän valitti, että "naamion" (sirun luomismallin) luomiskustannukset olivat yli kaksinkertaiset kunkin sukupolven ajan ja että nykyisillä kursseilla se voisi saada jopa 10 miljoonaa dollaria vuoteen 2018 mennessä. Näiden maskin kustannusten ja Hänen mukaansa tutkimus- ja kehitystyöhön SoC: n tekeminen nykyisestä FinFET-tekniikasta on järkevää vain, jos sirun kokonaisikäyttötila on erittäin suuri - 25 miljoonaa yksikköä tai enemmän. Markkinat ovat kuitenkin niin hajanaiset, että useimmilla yrityksillä on vaikea olla riittävän suuri volyymi.

Sutardja kertoi, että nykyisissä mobiililaitteissa on "liikaa integrointia omaksi hyväksi", ja huomautti, kuinka monta mobiilisirulle integroitua ominaisuutta (kuten Southbridge I / O-yhteyksille, yhteysvaihtoehdot Wi-Fi: lle ja Bluetoothille, ja modeemi) ei ole vielä integroitu pöytätietokoneiden ja kannettavien tietokoneiden prosessoreihin.

Sen sijaan hän ehdotti, että teollisuus siirtyisi nimeksi MoChi (Modular Chip), joka käsittää Lego-kaltaisen konseptin kytkemällä yksittäiset komponentit "virtuaaliseen SoC: iin". Hänen mukaansa tämä mahdollistaa laskennallisen ja ei-laskennallisen toiminnan erottamisen edistyneimmissä solmuissa suoritettavien CPU- ja GPU-toimintojen kanssa ja muiden toimintojen halvemmissa solmuissa. Nämä komponentit kytketään yhdysjohdon kautta, joka on AXI-väylän jatke. Se on mielenkiintoinen idea, etenkin pienemmille toimittajille, vaikka monien yritysten on todennäköisesti päästävä alukselle, jotta tästä tulisi toimiva standardi.

Uudempiin ja parempiin siruihin pääsy ei ole koskaan ollut helppoa, mutta se näyttää nyt vaikeammalta kuin se on ollut, ja varmasti kalliimpaa. Tuloksena voi olla vähemmän kilpailijoita ja pidempi aika solmujen välillä, mutta silti näyttää siltä, ​​että sirun skaalaaminen jatkuu.