7nm işlemcilere giden yol

Gelecek nesil cipsleri teslim etmek zorlaşıyor, ancak bu haftaki Uluslararası Elektron Cihazları Toplantısı'ndaki (IEDM) duyuruları, chip üreticilerinin 7nm dedikleri şeyi oluşturmada gerçek ilerleme kaydettiğini gösteriyor. Düğüm sayıları bir zamanlar olduğundan daha az önemli olsa da, Moore Yasası yavaşlamış olsa da, halen canlı olduğunu gösteriyor, şu anki 14nm ve 16nm çiplerinde önemli gelişmeler var. Özellikle, bu haftaki konferansta, büyük dökümhanelerin temsilcileri (diğer şirketler için cips yapan şirketler) - TSM ve Samsung, IBM ve GlobalFoundries ittifakı - 7nm cips yapma planlarını açıkladılar.

Dünyanın en büyük dökümhanesi olan TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), mevcut 16nm işlemine kıyasla 0, 43 kat daha büyük çapta ölçeklendirmeyi mümkün kılacağını söyleyerek 7nm olduğunu açıkladı ve aynı sayıda transistör veya daha küçük ölüme izin verdi. aynı büyüklükte bir kalıba çok daha fazla transistör yerleştirin. En önemlisi, şirket bunun yüzde 35-40 hız artışı veya yüzde 65 güç tasarrufu sağladığını söyledi. (Bu rakamların transistörlerin kendileri için geçerli olduğunu unutmayın; bitmiş bir çipte bu kadar güç veya hızda gelişme olduğunu görmeniz muhtemel değildir.)

En etkileyici olanı, şirket zaten oldukça iyi bir verime sahip, tamamen işlevsel bir 256 Mbit SRAM test yongası ürettiğini söyledi. Çipte, en küçük yüksek yoğunluklu SRAM'ın hücre boyutu sadece 0.027 µm ² (kare mikron) olup, onu henüz en küçük SRAM yapar. Bu, sürecin işe yaradığını gösteriyor ve TSMC 7nm yongalarını mümkün olan en kısa sürede piyasaya sürmek için müşterilerle çalıştığını söyledi. Dökümhane bu çeyrekte 10 milyon üretime başlayacak ve cipsler gelecek yılın başlarında piyasaya sürülecek. 7nm neslin 2018'in başlarında üretime başlaması planlanıyor.

Bu arada, Albany Nanoteknoloji Merkezi (IBM, GlobalFoundries ve Samsung'dan gelen araştırmacılardan oluşan), henüz açıklanan herhangi bir işlemin en sıkı adımını (transistörlerin farklı öğeleri arasındaki boşluk) olduğunu iddia ettiği 7nm'lik bir çip için önerilerini tartıştı.

İttifak 7nm'lik sürecinin şimdiye kadarki en sıkı perdeleri üreteceğini ve birkaç yıl önce açıkladığı 10nm'lik süreçte önemli bir gelişme sağlayacağını söyledi. Bunlar şimdi Samsung'un üretimlerini artırıyor, cipslerin gelecek yılın başlarında yaygın olarak bulunabiliyor olması. (GlobalFoundries, 10nm atlayacağını ve doğrudan 7nm'e gideceğini söyledi.) Yeni sürecin yüzde 35 ila 40'lık bir performans artışı sağlayabileceğini de belirtti.

İttifakın süreci TSMC'lerden ve önceki düğümlerden çok büyük farklılıklar gösteriyor. En önemlisi, çipin birçok kritik seviyesindeki Extreme Ultraviolet Litografisine (EUV) dayanırken, TSMC, daha çok modellemeyle de olsa, nesiller için kullanılan 193 nm daldırma litografi araçlarını kullanıyor. (Çoklu modelleme, araçları aynı katman üzerinde defalarca kullanmak, zaman kazandırmak ve hataları arttırmak anlamına gelir; grup, bu tasarım üzerinde geleneksel litografi kullanımının, çipin bazı kritik katmanlarında dört ayrı litografi pozlaması gerektireceğini önerdi. Sonuç olarak, bu tür yongaların en erken 2018-2019 tarihine kadar üretilmesi muhtemel değildir, çünkü EUV araçlarının o zamana kadar gerekli verim ve güvenilirliğe sahip olma ihtimalleri yoktur.

Ek olarak, performansı arttırmaya yardımcı olmak için silikon içinde yeni yüksek hareketli malzemeler ve süzme teknikleri kullanır.

Hem TSMC hem de ittifak tasarımlarında, transistörün temelindeki hücre yapısı değişmedi. Hala FinFET transistörlerini ve yüksek K / metal geçitleri kullanıyorlar - son işlem düğümünün belirleyici özellikleri.

Gecikmeler nedeniyle, Intel kısa süre önce Kaby Gölü olarak bilinen 14nm çipinin üçüncü neslini tanıttı ve şimdi hem Cannonn adında 10nm düşük güçte çalışan bir mobil tasarımla hem de gelecek yıl sonunda ortaya çıkacak bir başka tasarımla bunu takip etmeyi planlıyor Kahve Gölü olarak bilinen masaüstü tasarımı. Intel, tarihsel olarak elde edebileceğinden ve geleneksel litografiyi kullanacağından daha iyi transistör ölçeklendirmesi beklediğini söylemek dışında, 10nm'lik sürecinin bir çok detayını henüz açıklamadı.

Unutulmaması gereken bir şey: Tüm bu durumlarda, 7nm gibi düğüm numaralarının artık çiplerdeki herhangi bir fiziksel özellik ile gerçek bir ilişkisi yoktur. Gerçekten de, gözlemcilerin çoğu TSMC'nin şu anki 16nm düğümünün ve Samsung'un mevcut 14nm düğümünün 2011'de yüksek hacimli üretime başlayan Intel'in 22nm düğümünden biraz daha yoğun olduğunu ve 2015'in başlarında hacimli sevkiyat yapmaya başlayan Intel'in 14nm düğümünden çok daha az yoğun olduğunu düşünüyor Çoğu tahmin, TSMC ve Samsung'un bahsettiği yaklaşmakta olan 10nm düğümlerin Intel'in 14nm üretiminden biraz daha iyi olacağını - Intel'in kendi 10nm düğümü ile liderliğini tekrar kazanabileceğini söylüyor.

Elbette, bu işlemlerden herhangi birinin ne kadar iyi çalıştığını ve gerçek talaşlar gönderilmeye başlayana kadar ne kadar performans ve maliyet alacağımızı gerçekten bilemeyiz. Yonga üreticileri için 2017'yi ve daha da ilginç yıllarını yapmalı.

PCMag.com'u ne kadar tavsiye edersiniz?