Ibms 7nm-chips viser, at Moore's lov fortsætter, er bare et første skridt

Jeg blev fascineret af dækningen af ​​IBMs pressemeddelelse i går, som afslørede en alliance, der producerede de første 7nm testchips med fungerende transistorer.

Det er et godt skridt at bevise, at krympninger i transistortæthed kan fortsætte til den knude, men det er også vigtigt at bemærke, at IBM-gruppen langt fra er den eneste gruppe, der forsøger at nå denne nye knude, og at der er mange trin mellem nu og faktisk produktion.

I meddelelsen blev det oplyst, at chipsene blev produceret på SUNY Polytechnic Institute's Colleges of Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) af en alliance, der inkluderer IBM Research, GlobalFoundries og Samsung. Disse grupper har arbejdet sammen i nogen tid - IBM havde på et tidspunkt en "fælles platform", der skabte chips sammen med Samsung og GlobalFoundries. Mens denne platform ikke længere findes, arbejder grupperne stadig sammen: IBM solgte for nylig sine chipfremstillingsfaciliteter og mange af dens chippatenter til GlobalFoundries (som har en stor chipfabrik nord for Albany), og GlobalFoundries har licenseret Samsungs 14nm-processeteknologi til lav chips på den knude.

Mindre transistorer er vigtige - jo mindre transistor, jo flere transistorer kan passe på en chip, og flere transistorer betyder kraftigere chips. IBM mener, at den nye teknologi kan give mulighed for chips med mere end 20 milliarder transistorer, hvilket ville være et stort skridt fremad fra eksisterende teknologi; nutidens mest avancerede chips fremstilles ved hjælp af 14nm teknologi, som indtil videre kun Intel og Samsung har sendt, selvom TSMC er beregnet til at begynde masseproduktion af 16nm chips senere på året. Et 7nm fremskridt ville være et stort skridt fremad.

Den faktiske teknologi involverede transistorer oprettet med Silicon Germanium (SiGe) kanaler fremstillet ved hjælp af Extreme Ultraviolet (EUV) litografi på flere niveauer. IBM sagde, at begge disse var brancher, og dette er den første formelle meddelelse, jeg har set om arbejdende chips, der bruger begge disse teknologier.

Bemærk dog, at andre grupper arbejder med de samme teknologier. Hver chipproducent evaluerer EUV-teknologi, mest ved hjælp af chipfremstillingsudstyr fra ASML. Intel, Samsung og TSMC har alle investeret i ASML for at hjælpe med at udvikle EUV-teknologi, og for nylig sagde ASML, at en amerikansk kunde - sandsynligvis Intel - accepterede at købe 15 sådanne værktøjer.

Det kan være, at brugen af ​​SiGe-kanaler er den mere markante udvikling. Adskillige virksomheder har overvejet typer af andre materialer end silicium, materialer, der kunne muliggøre hurtigere transistorskift og lavere effektbehov. Anvendte materialer har for eksempel talt om at bruge SiGe ved 10nm eller 7nm.

Faktisk taler mange virksomheder - inklusive IBM og Intel - om at bevæge sig ud over SiGe til materialer, der er kendt som III-V-forbindelser, såsom indium galliumarsenid (InGaAs), der udviser højere elektronmobilitet. IBM demonstrerede for nylig en teknik til brug af InGaAS på siliciumskiver.

Gårsdagens meddelelse er interessant fra et laboratorieperspektiv på grund af de involverede teknologier, men der er altid et betydeligt kløft mellem labinnovation og omkostningseffektiv masseproduktion. Masseproduktion af 10nm chips, som vil komme før 7nm, har endnu ikke været en succes.

En stor bekymring har været de høje omkostninger ved at flytte til nye teknologier. Mens Intel, Samsung og TSMC har været i stand til at flytte til mindre knudepunkter, er omkostningerne ved at oprette chip-design på sådanne knudepunkter dyrere, dels på grund af kompleksiteten af ​​designet, dels fordi flere trin kræves, når man bruger teknikker som dobbelt -mønstring - noget EUV kunne lindre, men sandsynligvis ikke vil eliminere. Der har også været bekymring for, at den faktiske skalering af chiptætheden er bremset: IBMs meddelelse sagde, at dens 7nm-proces "opnåede tæt på 50 procent arealforbedringsforbedringer i forhold til dagens mest avancerede teknologi." Det er godt, men traditionel Moore's Law skalering giver dig en forbedring på 50 procent for hver generation, og 7nm er to generationer væk.

I et typisk Moore's Law tempo, ville du forvente at se 10nm produktion begynde mod slutningen af ​​næste år (siden de første 14nm chips startede fremstillingen i slutningen af ​​2014), men overgangen til 14nm logik tog længere tid end forventet for alle de chipproducenter. DRAM-producenter skaber nye generationer, der udviser langt mindre end 50 procent skalering, efterhånden som DRAM nærmer sig molekylære grænser, og NAND-producenter bakker for det meste fra plan skalering og i stedet fokuserer på 3D NAND ved større geometrier. Så det vil ikke være så overraskende at se tiden mellem generationer forlænges eller skaleringen mindre dramatisk. På den anden side har Intel-ledere sagt, at selvom omkostningerne ved at fremstille hver skive fortsætter med at stige for nye teknologier, forventer de at fortsætte med at opnå traditionelle skaleringsfremskridt i de næste generationer, så omkostningerne pr. Transistor fortsætter med at falde på en hastighed tilstrækkelig til at gøre det værd at fortsætte skaleringen. (Intel sagde også, at den troede, at den kunne tjene 7nm uden EUV, hvis nødvendigt, selvom den foretrækker at have EUV.)

Arbejdet med IBM, SUNY Poly og deres partnere på 7 nm chips ser ud til at være et vigtigt skridt på vejen til klargøring af sådanne chips til masseproduktion mod slutningen af ​​tiåret. Selvom vi stadig er langt fra omkostningseffektiv masseproduktion, er denne meddelelse et klart tegn på, at selvom Moore's lov kan være ved at være langsommere, vil den fortsætte i mindst et par par generationer.