Ang kalsada sa 7nm processors

Ang paghahatid ng susunod na henerasyon ng mga chips ay nagiging mas mahirap, ngunit ang mga anunsyo sa International Electron Device Meeting (IEDM) na linggong ito ay nagpapakita na ang mga gumagawa ng chip ay nagsasagawa ng tunay na pag-unlad sa paglikha ng tinatawag nilang mga proseso ng 7nm. Habang ang mga node number ay marahil hindi gaanong makabuluhan kaysa sa dati, ipinakita nito na habang ang Moore's Law ay maaaring bumagal, buhay pa ito, na may mga pangunahing pagpapabuti na darating sa kasalukuyang henerasyon ng 14nm at 16nm chips. Sa partikular, sa kumperensya ng linggong ito, inihayag ng mga kinatawan ng mga malalaking foundry (mga kumpanya na gumawa ng mga chips para sa iba pang mga kumpanya) -TSMC at alyansa ng Samsung, IBM, at GlobalFoundries - inihayag ang kanilang mga plano para sa paggawa ng 7nm chips.

Ang TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), ang pinakamalaking pundasyon sa buong mundo, ay inihayag ng isang proseso ng 7nm na sinabi nito na magpapahintulot sa 0.43 beses na pag-scale ng pag-iwas sa pagkamatay kumpara sa kasalukuyang proseso ng 16nm, na pinapayagan ang mas maliit na namatay na may parehong bilang ng mga transistor o ang kakayahang maglagay ng mas maraming transistor sa isang mamatay ng parehong sukat. Pinakamahalaga, sinabi ng kumpanya na nagbibigay ito ng alinman sa isang 35-40 porsyento na pagtaas ng bilis o isang 65 porsyento na pagbawas ng kuryente. (Tandaan ang mga figure na nalalapat sa mga transistor mismo; hindi malamang na makikita mo na ang maraming lakas o pagpapabuti ng bilis sa isang tapos na chip.)

Karamihan sa mga kahanga-hanga, sinabi ng kumpanya na ito ay gumagawa ng isang ganap na gumagana 256 Mbit SRAM test chip, na may magagandang magagandang ani. Sa maliit na tilad, ang sukat ng cell ng pinakamaliit na high-density na SRAM ay 0.027 µm ² (square microns), na ginagawa itong pinakamaliit na SRAM. Ipinapahiwatig nito na gumagana ang proseso, at sinabi ng TSMC na nagtatrabaho ito sa mga customer upang makuha ang kanilang 7nm chips sa merkado sa lalong madaling panahon. Magsisimula ang pandayan ng 10nm na produksiyon sa quarter na ito, na may mga naka-set na chips na maipadala nang maaga sa susunod na taon. Ang henerasyon ng 7nm ay nakatakda upang simulan ang produksyon sa unang bahagi ng 2018.

Samantala, tinalakay ng Albany Nanotechnology Center (na binubuo ng mga mananaliksik mula sa IBM, GlobalFoundries, at Samsung) ang mga panukala para sa isang 7nm chip na inaangkin nito na may pinakamahigpit na pitch (ang puwang sa pagitan ng iba't ibang mga elemento ng transistors) ng anumang proseso na inihayag.

Sinabi ng alyansa na ang proseso ng 7nm na ito ay gagawa ng masikip na mga pitches kailanman, pati na rin mag-alok ng isang malaking pagpapabuti sa proseso ng 10nm na ito ay nagbukas ng ilang taon na ang nakalilipas. Ang mga ngayon ay ramping up sa produksyon sa Samsung, na may mga chips na magagamit na malawak nang maaga sa susunod na taon. (Sinabi ng GlobalFoundries na laktawan nito ang 10nm at diretso sa 7nm.) Sinabi din nito na ang bagong proseso ay maaaring paganahin ang isang 35 hanggang 40 porsyento na pagpapabuti ng pagganap.

Ang proseso ng alyansa ay may maraming mga pagkakaiba-iba mula sa TSMC, at mula sa mga nakaraang node. Karamihan sa mga kapansin-pansin, nakasalalay ito sa Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) sa maraming kritikal na antas ng chip, habang ang TSMC ay gumagamit ng 193nm immersion lithography tool na ginamit para sa mga henerasyon, kahit na may maraming multi-patterning. (Ang multi-patterning ay nangangahulugan ng paggamit ng mga tool nang maraming beses sa parehong layer, na nagdaragdag ng oras at pagtaas ng mga depekto; iminumungkahi ng pangkat na ang paggamit ng maginoo na lithograpiya sa disenyo na ito ay mangangailangan ng hanggang sa apat na magkahiwalay na paglalantad ng lithography sa ilang mga kritikal na layer ng chip.) Bilang isang resulta, ang mga naturang chips ay malamang na hindi makagawa hanggang sa 2018-2019 sa pinakauna, dahil ang mga kasangkapan sa EUV ay hindi malamang na magkaroon ng kinakailangang throughput at pagiging maaasahan hanggang sa pagkatapos.

Bilang karagdagan, gumagamit ito ng mga bagong materyales na mataas na kadaliang mapakilos at mga pamamaraan ng pilay sa loob ng silikon upang makatulong na mapabuti ang pagganap.

Sa parehong disenyo ng TSMC at alyansa, ang pangunahing batayan ng istruktura ng cell para sa transistor ay hindi nagbago. Gumagamit pa rin sila ng mga transistor ng FinFET at isang mataas na K / metal na gate - ang malaking pagtukoy ng mga katangian ng huling proseso ng node.

Dahil sa mga pagkaantala, kamakailan na ipinakilala ng Intel ang isang pangatlong henerasyon ng 14nm chips, na kilala bilang Kaby Lake, at ngayon ay nagbabalak na sundin iyon kasama ang parehong isang 10nm na mababang-kapangyarihan na disenyo ng mobile na tinatawag na Cannonlake dahil sa katapusan ng susunod na taon at isa pang 14nm disenyo ng desktop na kilala bilang Coffee Lake. Hindi pa inilalantad ng Intel ang maraming mga detalye ng proseso ng 10nm maliban sa sabihin na inaasahan nito ang mas mahusay na scaling ng transistor kaysa sa nakamit nito sa kasaysayan at gagamitin nito ang maginoo na lithography.

Isang bagay na dapat tandaan: sa lahat ng mga kasong ito, ang mga numero ng node, tulad ng 7nm, ay wala nang tunay na kaugnayan sa anumang pisikal na tampok sa chips. Sa katunayan, iniisip ng karamihan sa mga tagamasid ng kasalukuyang 16nm node ng TSMC at ang kasalukuyang 14nm node ng Samsung ay medyo mas matindi kaysa sa 22nm node ng Intel, na nagsimula ng mataas na dami ng produksiyon noong 2011, at kapansin-pansin na mas mababa sa siksik kaysa sa 14nm node ng Intel, na nagsimula sa pagpapadala ng dami sa unang bahagi ng 2015 Karamihan sa mga hula ay nagsasabi na ang paparating na 10nm node na pinag-uusapan ng TSMC at Samsung ay magiging mas mahusay lamang kaysa sa 14nm na paggawa ng Intel - na may Intel malamang na mabawi ang tingga gamit ang sariling 10nm node.

Siyempre, hindi namin talaga alam kung gaano kahusay ang alinman sa mga prosesong ito at kung anong uri ng pagganap at gastos na makukuha namin hanggang sa aktwal na simulan ang pagpapadala ng mga chips. Dapat itong gumawa ng 2017 at lampas sa napaka-kagiliw-giliw na taon para sa mga gumagawa ng chip.

Gaano ka malamang inirerekumenda ang PCMag.com?