تظهر رقائق 7mm الخاصة بـ Ibm أن قانون مور مستمر ، وهي مجرد خطوة أولى

لقد أثارت اهتمامي تغطية النشرة الصحفية التي أصدرتها شركة IBM أمس ، والتي كشفت عن تحالف أنتج أول شرائح اختبار من نوع 7nm مع الترانزستورات العاملة.

إنها خطوة جيدة لإثبات أن الانكماش في كثافة الترانزستور يمكن أن يستمر في هذه العقدة ، ولكن من المهم أيضًا ملاحظة أن مجموعة IBM بعيدة عن المجموعة الوحيدة التي تحاول الوصول إلى هذه العقدة الجديدة ، وأن هناك العديد من الخطوات بين الآن و الإنتاج الفعلي.

جاء في الإعلان أن الرقائق تم إنتاجها في كليات SUNY Polytechnic Institute of Nanoscale Science and Engineering (SUNY Poly CNSE) من خلال تحالف يضم IBM Research و GlobalFoundries و Samsung. تعمل هذه المجموعات سويًا لبعض الوقت - كان لدى IBM في مرحلة ما "نظام أساسي مشترك" قام بإنشاء رقائق جنبًا إلى جنب مع Samsung و GlobalFoundries. على الرغم من أن هذا النظام الأساسي لم يعد موجودًا ، إلا أن المجموعات لا تزال تعمل معًا: قامت IBM مؤخرًا ببيع مرافق صنع الرقاقات والعديد من براءات اختراع الرقاقات الخاصة بها إلى GlobalFoundries (التي لديها مصنع كبير للرقائق شمال ألباني) ، ورخّصت GlobalFoundries تقنية معالجة 14nm من سامسونج ل جعل رقائق في تلك العقدة.

تعد الترانزستورات الأصغر مهمة - فكلما كان حجم الترانزستور أصغر ، زاد عدد الترانزستورات على رقاقة ، والمزيد من الترانزستورات تعني شرائح أقوى. تعتقد IBM أن التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تسمح للرقائق التي تضم أكثر من 20 مليار الترانزستور ، والتي ستكون خطوة كبيرة إلى الأمام من التكنولوجيا الحالية ؛ يتم تصنيع رقائق اليوم الأكثر تقدماً باستخدام تقنية 14nm ، والتي شحنتها حتى الآن Intel و Samsung فقط ، على الرغم من أن TSMC من المقرر أن يبدأ الإنتاج بكميات كبيرة من رقائق 16nm في وقت لاحق من هذا العام. تقدم 7nm سيكون خطوة كبيرة إلى الأمام.

تضمنت التقنية الفعلية ترانزستورات تم إنشاؤها باستخدام قنوات Silicon Germanium (SiGe) تم تصنيعها باستخدام الطباعة الحجرية المتطرفة فوق البنفسجية (EUV) على مستويات متعددة. قالت شركة IBM إن كلاهما كانا في المرتبة الأولى في الصناعة ، وهذا هو أول إعلان رسمي رأيته عن عمل رقائق باستخدام هاتين التقنيتين.

لاحظ أن المجموعات الأخرى تعمل مع هذه التقنيات نفسها. يقوم كل صانع شرائح بتقييم تقنية EUV ، ومعظمها يستخدم معدات صنع الشرائح من ASML. لقد استثمرت كل من Intel و Samsung و TSMC في ASML للمساعدة في تطوير تقنية EUV ، ومؤخراً ، قال ASML إن عميلًا أمريكيًا واحدًا - على الأرجح Intel - وافق على شراء 15 من هذه الأدوات.

قد يكون استخدام قنوات SiGe هو التطوير الأكثر أهمية. نظرت العديد من الشركات في أنواع المواد غير السيليكون ، وهي المواد التي يمكن أن تسمح بتبديل ترانزستور أسرع ومتطلبات طاقة أقل. المواد التطبيقية ، على سبيل المثال ، تحدثت عن استخدام SiGe في 10nm أو 7nm.

في الواقع ، تتحدث العديد من الشركات - بما فيها IBM و Intel - عن تجاوز SiGe إلى مواد تُعرف باسم مركبات III-V ، مثل زرنيخيد الإنديوم الغاليوم (InGaAs) ، والذي يُظهر قدرة إلكترون أعلى على التنقل. أظهرت IBM مؤخرًا تقنية لاستخدام InGaAS على رقائق السيليكون.

يعد إعلان الأمس مثيرًا للاهتمام من منظور المعمل نظرًا للتكنولوجيات المعنية ، ولكن هناك دائمًا فجوة كبيرة بين ابتكار المعمل والإنتاج الضخم الفعال من حيث التكلفة. الإنتاج الضخم لرقائق 10 نانومتر ، والتي ستأتي قبل رقائق 7 نانومتر ، لم ينجح بعد.

كان أحد الشواغل الكبيرة التكلفة العالية للانتقال إلى التقنيات الجديدة. في حين تمكنت Intel و Samsung و TSMC من الانتقال إلى العقد الأصغر ، فإن تكلفة إنشاء تصميمات لرقائق في مثل هذه العقد تكون أكثر تكلفة ، ويعزى ذلك جزئيًا إلى تعقيد التصميم وإلى حد ما بسبب الحاجة إلى مزيد من الخطوات عند استخدام تقنيات مثل double -التخليص - شيء يمكن أن يخفف من يوفوف ، ولكن ربما لن يزيله. كان هناك قلق أيضًا من تباطؤ القياس الفعلي لكثافة الرقائق: فقد أعلن إعلان IBM أن عملية 7nm "حققت ما يقرب من 50 بالمائة من تحسينات المساحة على التكنولوجيا الأكثر تطوراً اليوم." هذا أمر جيد ، ولكن توسيع نطاق قانون مور التقليدي يمنحك تحسينًا بنسبة 50 في المائة كل جيل ، و 7 نانومتر على بعد جيلين.

وفقًا لسرعة قانون مور المعتادة ، تتوقع أن تبدأ صناعة 10nm في نهاية العام المقبل (منذ أن بدأت رقائق 14nm الأولى في التصنيع في نهاية عام 2014) ، ولكن الانتقال إلى منطق 14nm استغرق وقتًا أطول من المتوقع لجميع صناع الرقائق. يقوم صانعو DRAM بإنشاء أجيال جديدة تظهر تحجيمًا أقل من 50 بالمائة ، حيث تقترب DRAM من الحدود الجزيئية ، ويتراجع صناع NAND في الغالب عن التحجيم المستوي ويركزون بدلاً من ذلك على 3D NAND في الأشكال الهندسية الأكبر. لذلك لن يكون من المفاجئ أن نرى الوقت بين الأجيال مطولاً ، أو أن التدرج أقل دراماتيكية. من ناحية أخرى ، قال المسؤولون التنفيذيون في شركة Intel إنه بينما تستمر تكلفة صنع كل رقاقة في التقنيات الحديثة ، فإنهم يتوقعون أن يستمروا في الحصول على أوجه تقدم تقليدية في الأجيال القادمة ، بحيث تستمر تكلفة الترانزستور في الانخفاض عند معدل يكفي لجعلها جديرة بالاهتمام لمواصلة التوسع. (قالت إنتل أيضًا إنها تعتقد أنها قد تصنع 7 نانومتر بدون EUV إذا لزم الأمر ، على الرغم من أنها تفضل الحصول على EUV.)

يبدو أن عمل IBM و SUNY Poly وشركائهم على رقائق 7 نانومتر يعد خطوة مهمة على طريق إعداد هذه الرقائق للإنتاج الضخم بحلول نهاية العقد. على الرغم من أننا لا نزال بعيدين عن الإنتاج الضخم الفعال من حيث التكلفة ، فإن هذا الإعلان يعد علامة واضحة على أنه حتى لو كان قانون مور قد يتباطأ ، فسوف يستمر لمدة جيلين آخرين على الأقل.