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Sono stato incuriosito dalla copertura del comunicato stampa di IBM di ieri, che ha rivelato un'alleanza che ha prodotto i primi chip di test a 7 nm con transistor funzionanti.
È un buon passo per dimostrare che la riduzione della densità del transistor può continuare a quel nodo, ma è anche importante notare che il gruppo IBM è ben lungi dall'essere l'unico gruppo che tenta di raggiungere questo nuovo nodo e che ci sono molti passi tra ora e produzione effettiva.
L'annuncio ha dichiarato che i chip sono stati prodotti presso il College of Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) del SUNY Polytechnic Institute da un'alleanza che include IBM Research, GlobalFoundries e Samsung. Quei gruppi hanno lavorato insieme per un po 'di tempo: IBM a un certo punto aveva una "piattaforma comune" che creava chip insieme a Samsung e GlobalFoundries. Mentre questa piattaforma non esiste più, i gruppi lavorano ancora insieme: IBM ha recentemente venduto le sue strutture per la produzione di chip e molti dei suoi brevetti di chip a GlobalFoundries (che ha una grande fabbrica di chip a nord di Albany), e GlobalFoundries ha concesso in licenza la tecnologia di processo Samsung a 14 nm fare chip su quel nodo.
I transistor più piccoli sono importanti: più piccolo è il transistor, più transistor possono stare su un chip e più transistor significano chip più potenti. IBM ritiene che la nuova tecnologia potrebbe consentire chip con oltre 20 miliardi di transistor, il che sarebbe un grande passo avanti rispetto alla tecnologia esistente; i chip più avanzati di oggi sono prodotti utilizzando la tecnologia a 14 nm, che finora sono stati spediti solo da Intel e Samsung, sebbene TSMC abbia in programma di iniziare la produzione in serie di chip a 16 nm entro la fine dell'anno. Un anticipo di 7 nm sarebbe un grande passo avanti.
La tecnologia attuale prevedeva transistor creati con canali al silicio germanio (SiGe) prodotti utilizzando la litografia Extreme Ultraviolet (EUV) a più livelli. IBM ha affermato che entrambi sono stati i primi del settore e questo è il primo annuncio formale che ho visto di lavorare con i chip usando entrambe queste tecnologie.
Si noti, tuttavia, che altri gruppi stanno lavorando con queste stesse tecnologie. Ogni produttore di chip sta valutando la tecnologia EUV, utilizzando principalmente apparecchiature per la produzione di chip di ASML. Intel, Samsung e TSMC hanno investito tutti in ASML per aiutare a sviluppare la tecnologia EUV e recentemente ASML ha affermato che un cliente americano, probabilmente Intel, ha accettato di acquistare 15 di questi strumenti.
È possibile che l'uso dei canali SiGe sia lo sviluppo più significativo. Numerose aziende hanno preso in considerazione tipi di materiali diversi dal silicio, materiali che potrebbero consentire una commutazione più rapida dei transistor e requisiti di potenza inferiori. Applied Materials, ad esempio, ha parlato dell'utilizzo di SiGe a 10nm o 7nm.
In effetti, molte aziende, tra cui IBM e Intel, parlano del passaggio da SiGe a materiali noti come composti III-V, come l'arseniuro di indio e gallio (InGaAs), che mostrano una maggiore mobilità elettronica. IBM ha recentemente dimostrato una tecnica per l'utilizzo di InGaAS su wafer di silicio.
L'annuncio di ieri è interessante dal punto di vista del laboratorio a causa delle tecnologie coinvolte, ma c'è sempre un divario significativo tra innovazione di laboratorio e produzione di massa economica. La produzione di massa di chip da 10nm, che arriverà prima di quelle da 7nm, deve ancora avere successo.
Una grande preoccupazione è stata l'elevato costo del passaggio a nuove tecnologie. Mentre Intel, Samsung e TSMC sono stati in grado di spostarsi su nodi più piccoli, il costo di creazione di progetti di chip su tali nodi è più costoso, in parte a causa della complessità del design e in parte perché sono necessari più passaggi quando si utilizzano tecniche come double -patterning: qualcosa che EUV potrebbe alleviare, ma probabilmente non eliminerà. C'è stato anche il timore che l'effettivo ridimensionamento della densità dei chip sia rallentato: l'annuncio di IBM ha affermato che il suo processo a 7 nm "ha ottenuto miglioramenti del ridimensionamento dell'area quasi del 50 percento rispetto alla tecnologia più avanzata di oggi". Va bene, ma il tradizionale ridimensionamento della legge di Moore ti dà un miglioramento del 50 percento ogni generazione e 7nm sono due generazioni di distanza.
Su un ritmo tipico della legge di Moore, ti aspetteresti di vedere la produzione a 10 nm iniziare verso la fine del prossimo anno (da quando i primi chip a 14 nm hanno iniziato a produrre alla fine del 2014), ma il passaggio alla logica a 14 nm ha richiesto più tempo del previsto per tutto il produttori di chip. I produttori di DRAM stanno creando nuove generazioni che presentano un ridimensionamento di gran lunga inferiore al 50%, poiché la DRAM si avvicina ai limiti molecolari e i produttori di NAND si ritirano principalmente dal ridimensionamento planare e si concentrano invece sulla NAND 3D con geometrie più grandi. Quindi non sarà poi così sorprendente vedere il tempo tra le generazioni allungare o il ridimensionamento meno drammatico. D'altra parte, i dirigenti di Intel hanno affermato che mentre il costo di produzione di ciascun wafer continua a crescere per le nuove tecnologie, si aspettano di continuare a ottenere i tradizionali avanzamenti di ridimensionamento nelle generazioni successive, in modo che il costo per transistor continuerà a diminuire a un tasso sufficiente per rendere utile continuare il ridimensionamento. (Intel ha anche affermato di ritenere che potrebbe fare 7 nm senza EUV se necessario, anche se preferirebbe avere EUV.)
Il lavoro di IBM, SUNY Poly e dei loro partner sui chip a 7 nm sembra essere un passo importante sulla strada per preparare tali chip per la produzione di massa verso la fine del decennio. Sebbene siamo ancora molto lontani dalla produzione di massa economica, questo annuncio è un chiaro segnale che anche se la Legge di Moore potrebbe essere in rallentamento, continuerà per almeno un altro paio di generazioni.
