Tie 7nm prosessoreihin

Seuraavan sukupolven sirujen toimittaminen on entistä vaikeampaa, mutta tämän viikon kansainvälisen elektronilaitekokouksen (IEDM) ilmoitukset osoittavat, että sirunvalmistajat ovat edistyneet todella luomalla sitä, mitä he nimittävät 7nm: n prosesseiksi. Vaikka solmujen lukumäärät ovat ehkä vähemmän merkityksellisiä kuin ne olivat koskaan, se osoittaa, että vaikka Mooren laki on saattanut hidastua, se on silti elossa, ja nykyisen 14nm: n ja 16nm: n sirujen sukupolveen on saatu merkittäviä parannuksia. Erityisesti tämän viikon konferenssissa suurten valimoiden (yritykset, jotka valmistavat siruja muille yrityksille) - TSMC: n sekä Samsungin, IBM: n ja GlobalFoundriesin - edustajat ilmoittivat suunnitelmastaan ​​valmistaa 7 nm: n siruja.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), maailman suurin valimo, ilmoitti 7nm: n prosessista, jonka mukaan se mahdollistaisi 0, 43-kertaisen kuoleman koon skaalaamisen verrattuna nykyiseen 16nm: n prosessiin, mikä sallii paljon pienemmät muotit, joissa on sama määrä transistoreita tai kyky laita paljon enemmän transistoreita samankokoiseen muottiin. Mikä tärkeintä, yrityksen mukaan tämä tarjoaa joko 35–40 prosentin nopeuden lisäyksen tai 65 prosentin tehon vähennyksen. (Huomaa, että nämä luvut koskevat itse transistoreita; ei ole todennäköistä, että näet niin paljon tehon tai nopeuden paranemista valmiissa sirussa.)

Vaikuttavinta, että yritys kertoi valmistavansa jo täysin toimivan 256 Mbit: n SRAM-testisirun, jolla on melko hyvät saannot. Sirulla pienimmän korkean tiheyden SRAM: n solukoko on vain 0, 027 µm ² (neliö mikronia), mikä tekee siitä vielä pienimmän SRAM: n. Tämä osoittaa prosessin toimivan, ja TSMC kertoi työskentelevänsä asiakkaiden kanssa saadakseen 7nm sirut markkinoille mahdollisimman pian. Valimo aloittaa 10 miljoonan metrin tuotannon tällä vuosineljänneksellä, sirujen toimitettaessa ensi vuoden alussa. 7nm-sukupolvi on suunniteltu aloittamaan tuotannon vuoden 2018 alkupuolella.

Samaan aikaan Albanyn nanoteknologiakeskus (joka koostuu IBM: n, GlobalFoundriesin ja Samsungin tutkijoista) keskusteli ehdotuksistaan ​​7 nm: n siruun, jonka mukaan sen väitteellä oli tiukin äänenkorkeus (transistorien eri osien välinen tila) mistä tahansa ilmoitetusta prosessista.

Allianssi sanoi, että sen 7nm: n prosessi tuottaa kaikkien aikojen tiukimmat kohdat ja tarjoaa huomattavan parannuksen verrattuna pari vuotta sitten julkistettuun 10 nm: n prosessiin. Ne lisäävät nyt Samsungin tuotantoa, ja sirujen on oltava laajalti saatavilla ensi vuoden alussa. (GlobalFoundries on sanonut, että se ohittaa 10 nm: n ja menee suoraan 7 nm: iin.) Se on myös sanonut, että uusi prosessi voisi mahdollistaa suorituskyvyn parantamisen 35–40 prosentilla.

Allianssin prosessissa on useita suuria eroja TSMC: n ja aiempiin solmuihin verrattuna. Erityisesti se luottaa äärimmäiseen ultraviolettilitografiaan (EUV) sirun useilla kriittisillä tasoilla, kun taas TSMC käyttää 193 nm: n upotuksen litografiatyökaluja, joita on käytetty sukupolvien ajan, vaikkakin enemmän monikuvioita. (Monikuviointi tarkoittaa työkalujen käyttämistä useita kertoja samassa kerroksessa, mikä lisää aikaa ja lisää virheitä; ryhmä ehdotti, että tavanomaisen litografian käyttäminen tähän malliin edellyttäisi jopa neljää erillistä litografiavalotusta sirun jokaisessa kriittisessä kerroksessa.) Kuten Seurauksena on, että tällaisia ​​siruja ei todennäköisesti tuoteta aikaisintaan vuosiin 2018-2019, koska EUV-työkaluilla ei todennäköisesti ole tarvittavaa suorituskykyä ja luotettavuutta siihen asti.

Lisäksi se käyttää piin sisällä uusia korkean liikkuvuuden materiaaleja ja venytystekniikoita suorituskyvyn parantamiseksi.

Sekä TSMC: ssä että allianssisuunnittelussa transistorin perustana oleva solurakenne ei ole muuttunut. He käyttävät edelleen FinFET-transistoreita ja korkean K / metallin porttia - viimeisen prosessisolmun suuret määrittelevät ominaisuudet.

Viivästysten takia Intel esitteli äskettäin 14nm: n sirujensa kolmannen sukupolven, joka tunnetaan nimellä Kaby Lake, ja aikoo nyt seurata sitä sekä ennakoivasti seuraavan vuoden lopulla suunnatulla 10 nm: n pienitehoisella mobiilisuunnittelulla, nimeltään Cannonlake, ja vielä 14 nm: llä. työpöytäsuunnittelu, joka tunnetaan nimellä Coffee Lake. Intel ei ole vielä paljastanut monia yksityiskohtia 10 nm prosessistaan ​​kuin sanoa, että se odottaa parempaa transistorin skaalausa kuin se on historiallisesti pystynyt saavuttamaan ja että se käyttää perinteistä litografiaa.

Yksi huomionarvoinen: kaikissa näissä tapauksissa solmun numeroilla, kuten 7 nm, ei ole enää mitään todellista suhdetta mikään sirujen fyysisiin ominaisuuksiin. Itse asiassa useimpien tarkkailijoiden mielestä TSMC: n nykyinen 16 nm solmu ja Samsungin nykyinen 14 nm solmu ovat vain hiukan tiheämpiä kuin Intelin 22 nm solmu, joka aloitti suuren tuotannon vuonna 2011, ja ovat huomattavasti vähemmän tiheitä kuin Intelin 14 nm solmu, joka aloitti toimituksen volyymina vuoden 2015 alussa. Useimpien ennusteiden mukaan tulevat 10 nm solmut, joista TSMC ja Samsung puhuvat, ovat vain hiukan parempia kuin Intelin 14 nanometrin tuotanto - Intel saa todennäköisesti takaisin johtoaseman omalla 10 nm solmullaan.

Emme tietenkään oikein tiedä kuinka hyvin nämä prosessit toimivat ja millaisia ​​suorituskykyä ja kustannuksia saamme, kunnes todelliset sirut alkavat toimittaa. Sen pitäisi tehdä vuosi 2017 ja sen jälkeen erittäin mielenkiintoisia vuosia siruvalmistajille.

Kuinka todennäköisesti suosittelet PCMag.comia?