Moore kanunu yeni bir kavşakta

Son zamanlarda Moore Yasası'nın sona ermesine dair bir çok hikaye var. Bu özellikle şaşırtıcı değil - insanlar kelimenin tam anlamıyla on yıllardır ölümünü tahmin ediyorlardı ve sorunları daha önce ele aldım - ancak tartışma yeni bir hayata geçti. M. Mitchell Waldrop tarafından Nature dergisinde yayınlanan bir hikaye, endüstrideki en çok şüphelenilen şeyi teyit ediyor - Yarıiletkenler için Uluslararası Teknoloji Yol Haritası'nın (ITRS) yeni nesil transistörleri küçültmek yerine, spesifik uygulamalar için talaş ilerlemeleri geliştirmeye odaklanacağını .

Tabii ki Moore Yasası, Gordon Moore (daha sonra Intel’le birlikte olacak olan), 1965’teki Nisan’da, bir işlemcideki transistör sayısının her yıl iki katına çıktığı gözlemine dayanıyor. (Burada bir kopya çevrimiçi.) 1975 yılına kadar doğru olduğu kanıtlandı, ancak çipin iki katına çıkma tahminini değiştirdi, endüstrinin yakın zamana kadar izlediği hızda.

1991 yılında ABD yarı iletken endüstrisi, Avrupa, Japonya, Tayvan ve Güney Kore'den gelen endüstri gruplarının katkılarıyla ITRS'nin ne olacağını başlattı. Yıllar geçtikçe, bu yol haritasında çok fazla değişiklik oldu. 2000'li yılların başına kadar, her çip üzerindeki transistör sayısı sadece iki katına çıkmadı, saat hızları da arttı ve bu da bariz bir performans artışı sağladı. Chips, Dennard ölçeklemesi denilen şeyi izledi, 1974'te yayınlanan bir yazıya dayanarak, transistörler ölçeklenirken, performans aynı güçle aynı faktörün arttığını söyledi. Ancak cipsler 90nm altına düştüğünde, bu çalışma durdu ve cipsler 3GHz veya 4GHz'e ulaştıktan sonra, sadece çok fazla güç kullandılar ve çok fazla ısındılar. Endüstri, daha hızlı çekirdek kullanmak yerine, bazı uygulamalarda çalışan, ancak diğerlerinde olmayan, daha fazla çekirdek kullanmaya başladı. Bu arada, mobil çipler daha popüler hale geldi, onlarla daha az güç kullanımı için bir gereksinim sağladı.

Malzemelerle birlikte başka bir büyük değişiklik geldi. Bu dönemin çoğu için, yongalar çoğunlukla MOSFET'ler ya da metal oksit-silikon alan etkili transistörlerdi, yani temel malzemeler oldukça basitti. Geçtiğimiz on yılda, gergin silikon, yüksek k metal geçit ve FinFET teknolojilerinin piyasaya sürüldüğünü gördük - geleneksel malzemelerin ve tasarımların başarabileceklerinin ötesinde yoğunluğu ve performansı artırmak için tüm yöntemler. Çoğu gözlemci, 7nm üretim seviyesine indiğimizde, silikon germanyum (SiGE) ve indiyum galyum arsenit (InGaA'lar) gibi daha yeni alternatif malzemelere ihtiyacımız olacağını ve sonunda geçit gibi farklı bir transistör yapısına geçebileceğimizi düşünüyor. -nanoteller olarak bilinen çevreleyen transistörler.

Son zamanlarda, litografi araçları - çip tasarımının desenlerini çizmek için silikon gofret üzerindeki malzemeleri harekete geçiren ışıkları aydınlatan ışıklar - 193nm daldırma litografisi yıllardır standart olan, aynı zamanda statikti. Ekstra ultraviyole (EUV) litografi olarak bilinen yerine geçmeyen yonga üreticileri, maliyetleri artıran çoklu desen kullanmaya zorlanır. ASML ve ortakları bir süredir EUV üzerinde çalışıyorlar ve şimdi 7nm üretimi hedef alıyor.

Dennard'ın ölçeklendirmesinin sonunun, yeni malzemelerin ve çoklu modellemenin birleşimi, her yeni nesil teknolojinin piyasaya sürülme maliyetlerini artırdı. Ve bunu yapmak daha da zorlaştı, Intel son zamanlarda 10nm'lik planların 14nm girişinden iki buçuk yıl sonra olduğunu söylüyor, bunun 2017'de gerçekleşeceği anlamına geliyor. Samsung ve TSMC de seri üretim için 10nm çipleri hazırlamaktan bahsediyor. 2017, ve hatta bu düğüme Intel'i yenebilirler (elbette, düğüm isimlendirmesi ve işlemlerinin Intel'in yoğunluğu hakkında sorular var.)

ITRS yol haritasındaki değişiklikler, artık ölçeklenmeye devam ettiğimizi, bir süredir alıştığımız iki yıllık kadansta ve gerçek fiziksel sınırların gelmesine rağmen gerçekleşmeyeceğini inkar etmiyor. Ancak yeni versiyon - Cihazlar ve Sistemler İçin Uluslararası Yol Haritası olarak adlandırılan - görünüşe göre bunun yerine sensörler, akıllı telefonlar ve sunucular gibi farklı uygulamalar için farklı teknolojiler vurgulanıyor; ve 3D bellek, güç yönetimi veya analog sinyaller gibi farklı şeyler için farklı transistör çeşitlerinin birleştirilmesi.

Yani Moore Yasası bu sefer gerçekten öldü mü? Şüpheliyim. Intel, “Moore Yasası canlı ve iyiydi” demeye devam ediyor ve onlar ve diğerleri cipslerin gelecek on yıl boyunca daha da yoğunlaşmaya devam etmesinin iyi bir neden olduğunu söylüyor, maliyetler artmaya devam etse bile. Ancak, çip tasarımında birçok değişiklik göreceğimizden şüphe yok. Küçük cihazlardan veri merkezine kadar ölçeklendiren tek bir tasarım konseptinden daha da ileriye doğru ilerlerken. Bu da çip tasarımcılarının bazı riskli kararlarla karşı karşıya kalacağı ve müşterilerin yaptıkları seçimlerde daha dikkatli olmaları gerektiği anlamına geliyor.