صنع رقائق تتجاوز 14nm

كان من بين الأشياء المهمة في المؤتمر الدولي لدوائر الحالة الصلبة (ISSCC) هذا الأسبوع مناقشة حول كيفية قيام الصناعة بإنشاء معالجات عند 10 نانومتر وما دونها ، وما إذا كان القيام بذلك سيكون فعالًا من حيث التكلفة.

ألقى زميل كبار إنتل ، مارك بور ، حديثًا مغطى للغاية على لوحة حيث أكد مجددًا اعتقاد إنتل بأن قانون مور - المفهوم القائل بأن كثافة الرقاقة يمكن أن تتضاعف في كل جيل تالٍ - لا يزال مستمراً. كما قال Intel من قبل ، قال Bohr إنه يعتقد أن بإمكانه تصنيع الرقائق بسرعة 10 نانومتر وحتى 7 نانومتر باستخدام أدوات الطباعة الحجرية الحالية ، رغم أنه من المؤكد أنه يرغب في الحصول على أدوات الطباعة الحجرية فوق البنفسجية (EUV) المتطرفة الجاهزة للاستخدام لمدة 7 نانومتر.

كانت نقطته الرئيسية هي أن التوسع المستمر يتطلب دائمًا ابتكارات جديدة في العمليات والتصميم (مثل إدخال الوصلات النحاسية والسيليكون المتوتر والبوابة عالية K / والتكنولوجيا وتكنولوجيا FinFET) ، وأن المزيد من الابتكار سيكون ضروريًا لمواصلة التحجيم إلى 10 و 7nm وتحت. لكنه لم يعط أي تفاصيل جديدة حول التغييرات التي سيتم إجراؤها على العملية أو المواد أو الهياكل التي ستستخدمها Intel على العقد الجديدة.

على عكس بعض التقارير المنشورة ، لم تؤكد Bohr بالفعل أن Intel ستقوم بشحن 10nm أجزاء في عام 2016. (نظرًا لأن Intel قد شحنت رقائق 14nm الأولى الخاصة بها في نهاية عام 2014 ، فإن شحن 10nm العام المقبل سيطابق إيقاع العملية المعتاد لمدة عامين العقد ، عندما سألت الرئيس التنفيذي لشركة إنتل براين كرزانيتش عما إذا كان إيقاع العامين سيستمر ، قال إن إنتل اعتقدت أن ذلك ممكن). وعززت عملية إنتل بسرعة 14nm أبطأ من المتوقع ، وبينما قالت بور إن خطها التجريبي الذي يبلغ طوله 10 أمتار يظهر تحسنا بنسبة 50 في المائة في الإنتاجية مقارنةً بالفترة التي كانت فيها 14nm في نفس المرحلة من تقدمها ، فإن الشركة لا ترغب في تقديم التزام ثابت.

كان Bohr واضحا أنه يتوقع أن تستمر عملية زيادة حجم الرقاقة فحسب ، ولكن في الوقت الذي ستستمر فيه تكلفة صنع كل رقاقة في الارتفاع ، فإن زيادة كثافة الترانزستورات ستكون كافية حتى تستمر تكلفة تصنيع Intel في الترانزستور في الانخفاض بدرجة كافية لجعلها جدير بالاهتمام لمواصلة التوسع. لقد قال هذا من قبل ، لكنه يتناقض مع بعض الشركات الأخرى التي كانت أكثر تشككا.

وأشار إلى أن تاريخ تصميم الرقائق يتضمن تكاملاً أكثر فأكثر ، مع تصميمات System-on-Chip (SoC) الحديثة التي تدمج الآن أشياء مثل مستويات مختلفة من الطاقة ، والمكونات التناظرية ، وأنظمة إخراج الجهد العالي. قد يتناسب المستقبل مع رقائق 2.5D (حيث يتم توصيل قوالب منفصلة من خلال ناقل داخلي على العبوة) أو حتى شرائح ثلاثية الأبعاد (حيث تتصل vias silicon أو TSVs بموت متعدد الرقاقات.) وقال إن مثل هذه الأنظمة ستكون جيدة للنظام التكامل ، ولكن الفقراء لتكلفة منخفضة.

قال بوهر إن الشرائح ثلاثية الأبعاد المزودة بتلفزيونات TSV لا تعمل حقًا مع وحدات المعالجة المركزية عالية الأداء لأنك لا تستطيع الحصول على كثافة TSV كافية أو التعامل مع المشكلات الحرارية ، وحتى على SoCs المحمول ، حيث يكون ذلك ممكنًا تقنيًا ، حقا استخدمت حتى الآن لأنه يضيف الكثير من التكلفة.

كان لدى البائعين الآخرين وجهات نظر مختلفة ، كما قد تتوقع.

أشار كينام كيم ، رئيس شركة Samsung Electronics إلى أن الكثافة - عدد الترانزستورات لكل منطقة رقاقة - استمرت في الزيادة.

لكنه أشار أيضًا إلى أننا نقترب من الحد النظري عند 1.5nm ، وأنه مع EUV مع طباعة الأنماط الرباعية ، من الممكن نظريًا الوصول إلى 3.25nm. لكنه توقع أنه للوصول إلى هناك ، ستحتاج الصناعة إلى أدوات وهياكل ومواد جديدة.

على سبيل المثال ، أشار إلى أن شركة Samsung قد تنقل إنتاجها المنطقي من FinFETs (التي بدأت Intel في إنتاجها قبل بضع سنوات ، وبدأت Samsung للتو في الشحن) إلى Gate-all-around و Nanowire وجهات الاتصال حول 7nm ، متبوعة بنفق FETs. في هذه المرحلة ، تدرس الشركة مواد جديدة أيضًا. وأشار إلى أن تكنولوجيا DRAM و NAND تتضمن بالفعل العديد من الميزات الجديدة ، بما في ذلك التصنيع ثلاثي الأبعاد.

على الرغم من أن شركة السباكة الرائدة TSMC لم تقدم عرضًا تقنيًا محددًا ، إلا أنها تعمل أيضًا على مواد وهياكل جديدة حيث تستعد لتطوير تصنيعها الذي يبلغ طوله 16 نانومتر هذا العام ، والعُقد المستقبلية.

لقد كنت مهتمًا بشكل خاص بوجهة نظر مختلفة نوعًا ما عن المكان الذي تتجه فيه هذه الصناعة من قِبل سيهات سوتارجا ، الرئيس التنفيذي لمجموعة مارفيل التكنولوجية.

واشتكى من أن تكلفة إنشاء "قناع" (قالب إنشاء شريحة) كانت أكثر من الضعف لكل جيل ، وأنه بالمعدلات الحالية ، قد تحصل على ما يصل إلى 10 ملايين دولار بحلول عام 2018. ونتيجة لهذه التكاليف قناع و وقال إن البحث والتطوير ، جعل شركة نفط الجنوب على تكنولوجيا FinFET الحالية أمر منطقي فقط إذا كان الحجم الإجمالي لمدى الحياة للرقاقة كبير جدًا - 25 مليون وحدة أو أكثر. ومع ذلك ، فإن السوق مجزأ للغاية ، ومن الصعب على معظم الشركات أن يكون لديها حجم كبير بما فيه الكفاية.

قال Sutardja أن SoCs الحالية للهاتف المحمول لديها "الكثير من التكامل لمصلحتنا" ، مشيرًا إلى عدد الميزات المدمجة في شريحة متنقلة (مثل Southbridge لاتصالات I / O وخيارات الاتصال لشبكة Wi-Fi و Bluetooth ، والمودم) لا يزال غير متكامل في معالجات سطح المكتب والكمبيوتر المحمول.

بدلاً من ذلك ، اقترح انتقال الصناعة إلى ما أسماه MoChi (لـ Modular Chip) ، والذي سيتضمن مفهومًا يشبه Lego وهو توصيل المكونات الفردية في "شركة نفط الجنوب الافتراضية". وقال إن هذا سيسمح بفصل وظيفة الحوسبة وغير الحوسبة ، مع وظائف وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات المنتجة على العقد الأكثر تقدما ، وغيرها من المهام في عقد مختلفة ، وأقل تكلفة. سيتم توصيل هذه المكونات عن طريق الاتصال البيني الذي سيكون امتدادًا لحافلة AXI. إنها فكرة مثيرة للاهتمام ، خاصة بالنسبة للبائعين الأصغر حجمًا ، على الرغم من أن الكثير من الشركات ربما تحتاج إلى المشاركة لجعل هذا المعيار قابلاً للتطبيق.

لم يكن الوصول إلى رقائق أحدث وأفضل أمرًا سهلاً على الإطلاق ، لكن يبدو الأمر أصعب الآن مما كان عليه ، وبالتأكيد أكثر تكلفة. قد تكون النتيجة عددًا أقل من المنافسين ووقتًا أطول بين العقد ، ولكن لا يزال يبدو أن تحجيم الشريحة سيستمر.