Выпускающий редактор Geektimes
69,1
рейтинг
3 марта 2015 в 18:53

Intel показала планы по покорению 10 и 7 нанометров

Дальнейшее развитие микропроцессоров может потребовать отказа от кремния


Тема Международной конференции по полупроводниковым схемам (International Solid-State Circuits Conference) в этом году звучала как «маленькие чипы для больших данных». Мероприятие проходило с 22 по 26 февраля в Сан-Франциско, штат Калифорния, США. Intel регулярно участвует в ISSCC, не стал исключением и 2015 год. Для гигантов размера Intel и AMD не является необычным сделать важное объявление именно там. Множество докладов рассказывали о внутренних исследованиях Intel, которые затрагивали потенциально возможные для реального применения технологии, включая дальнейшее уменьшение техпроцесса микросхем. В частности, затрагивалась такая волнующая всех тема, как атака закона Мура 10 нанометрами.



Intel гордится покорением 14 нанометров. Это достижение далось с трудом и задержками в 6—9 месяцев в зависимости от класса продукта, но компания всё же смогла добиться превосходящих Samsung и TSMC показателей. Intel считает, что только им удалось добиться настоящих 14 нм: об этом говорят меньшие размеры отдельных элементов и другие характеристики, к примеру, размер ячейки SRAM.

Intel предсказывает, что и при переходе на 10 нм будут улучшения, но конкретных сроков начала поставок не называлось. Если ориентироваться на предыдущие планы, то 10 нанометров появятся на прилавках в конце 2016 или начале 2017 года. 10 нм и дальнейшие уменьшения будут даваться очень тяжело. Intel учится на своих ошибках при работе над 14 нм и надеется избежать тех же граблей при движении к 10.



Вопрос также касался себестоимости процесса. На графике от Марка Бора можно увидеть, как происходит удешевление отдельных элементов. Можно заметить, что 14 нанометров показали несколько более крупное падение стоимости, чем это ожидалось. Это было достигнуто за счёт оптимизации процесса литографии и использования масок. И пусть у 10 нанометров шагов применения масок будет ещё больше, задержек, которые мы наблюдали в ситуации с 14, не будет. В Intel поняли, что задержки 14 нм были вызваны возросшим количеством тестов и проверок. В результате коррекции тестовые мощности техпроцесса 10 нанометров работают в полтора раза быстрее, чем в случае с 14 нм. Пусть и постоянные затраты 10 нанометров будут выше, но стоимость на транзистор снизится с использованием тех же технологий литографии. Intel рассматривает глубокий ультрафиолет, но не хочет использовать его без крайней необходимости из-за более медленного процесса его развития, чем это ожидалось.



Кроме этого, исследовательская группа Intel рассказала о использовании технологий 3D (слой за слоем) и 2.5D (отдельные слои на подложке). Эти решения могут позволить уместить больше транзисторов: ограничить в некоторых случаях энергопотребление (2.5D) или построить более компактные конструкции (3D). В частности, Intel рассматривает сценарии, в которых логические цепи разных методов производства укладываются слоями вместо реализации подобного на одном слое. Такое может появиться в мобильных устройствах — смартфонах, планшетах.



Самым интересным развитием технологий 14 нанометров может быть SRAM: Intel достигла 84-мегабитного хранилища с самым маленьким в мире размером ячейки — 0,050 мкм². Это 14,5 мегабит на квадратный миллиметр. По сравнению с 22 нм упало необходимое напряжение: 0,6 В для 1,5 ГГц, 1 В для 3 ГГц.


Intel удалось достичь очень экономной передачи данных: 10 гбит/с потребовали лишь 5,9 пикоджоулей на бит



10 нанометров потребуют нововведений, а переход к семи и вовсе будет возможен только с новыми материалам и процессами. Но ничего конкретного названо не было, хотя обсуждались III-V полупроводники. Речь идёт о комбинациях элементов третьей группы периодической таблицы (алюминий, галлий, индий) с элементами пятой группы (азот, фосфор, мышьяк, сурьма). Подвижность электронов у них выше, чем у кремния, что позволяет уменьшать размер транзисторов. В Intel начали смотреть в эту сторону несколько лет назад, возможно, уже через несколько лет ядром компьютеров будет чип на арсениде галлия-индия.


Дальнейшее продвижение выглядит уже совсем футуристично: возможны глубокий ультрафиолет, карбоновые нанотрубки, графен и нанонити

По материалам Ars Technica, ExtremeTech и AnandTech.
Анатолий Будько @atomlib
карма
290,0
рейтинг 69,1
Выпускающий редактор Geektimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (16)

  • +4
    «Возможно, уже через несколько лет ядром компьютеров будет чип на арсениде галлия-индия» — говорят нам всем уже лет сорок. И еще лет десять будут говорить, судя по всему.
    У III-V полупроводников проблемы с созданием на них диэлектрика — а значит нет нормальной КМОП-технологии, без которой современный микропроцессор не сделать.
    • +2
      возможны глубокий ультрафиолет

      Как и не говорят про проблемы с линзами, фокусировкой и пр. (даже при двойной экспозиции)
    • +1
      Комплементарная логика в А3В5 есть, хотя это и сложнее реализовать, чем на кремнии. Основная проблема, как мне кажется, это размер подложек. Если сейчас почти повсеместно используются 300мм кремниевые пластины с очень скорым переходом к 450мм, то, скажем, подложки для арсенида галия обычно не больше 6'' (150мм). Это значит — меньше кристаллов на пластине, что, ясно дело, процесс значительно удорожает.
      • +2
        КМОП технология на A3B5? Покажите, если не сложно)
        Не комплементарный биполяр или какие-нибудь ещё mesfet-ы, а именно КМОП.
        • 0
          Я не сказал КМОП, я сказал комплементарная логика :) Вот какие статьи показывает гугл школяр: логика на GaAs. Одним словом: экзотика, транзисторы на быстрых электронах и т.п.

          Но в общем-то да, оксид кремния — это причина, почему мы используем кремний (хотя подзатворный диэлектрик уже давно не SiO2, да). И, как говорится, если это можно сделать на кремнии, это будет сделано на кремнии. Так что пока на А3В5 будет делаться аналоговая и силовая электроника.
          • +4
            Так кому нужна та комплементарная логика? Сила КМОП не в комплементарности, а в низком статическом энергопотреблении и малых размерах элементов (при равных проектных нормах с чем-то ещё).
            У хорошо всем известных junction-gated транзисторов по вашей ссылке через затвор течёт ток, и ёмкость затвора огромная, а это сразу до свидания для возможных высокоинтегральных применений.
            Я думал может что-то действительно интересное с A3B5 произошло, а я пропустил, но нет арсенид галлия продолжает быть материалом будущего в последних слайдах обзорных презентаций.
            • +1
              а почему не отказываются от уменьшения техпроцесса в пользу увеличения количества ядер?
              • +2
                Потому что увеличение количества ядер не дает пропорционального роста производительности. Связать много ядер между собой — не самая тривиальная задача.
                • +1
                  зачем связывать? сервера, обычно исполняют N-цать VM, это же не десктоп.
                  • +2
                    потому что им еще общаться с RAM, Storage и прочими…
                    • +1
                      мда-а, вопрос был: «а почему не отказываются от уменьшения техпроцесса в пользу увеличения количества ядер? », то Ваш ответ звучит очень не тривиально, если Вас не затруднит уточнить ответ, как же смена элементной базы с кремния на арсенид галия или…, смена техпроцесса может решить проблему узкой шины данных. Или Вы считаете NUMA неприемлемой? я же считал, что современный одноядерный универсализм — отжившей идеологией, в чем я ошибался?
                      • +1
                        70px выше моего комментария ваш вопрос «зачем связывать?»
                        по поводу NUMA — я лично не вижу где это применить для массмаркета, в каких-нибуть суперкомпьютерах возможно…
                        можно память к процессору попробовать поместить на 1 кристал — например для мобильных, но не факт что будут какие-то значительные улучшения. а стоить будет несколько дороже
              • +2
                Например, в статье указано, что чем меньше техпроцесс, тем дешевле.
                Плюс, это еще и тепловыделение, часто нужна не дополнительная производительность, а пониженное энергопотребление.
                • +2
                  Вы что-то напутали.
                  Чем меньше проектные нормы, тем дешевле каждый транзистор, однако стоимость единицы площади кристалла непрерывно растет, а размер чипов не падает, потому что растет их сложность. В итоге всегда выбираются самые большие проектные нормы, достаточные для решения задачи. Просто у Intel и компании такая конкуренция, что задачи все время усложняются, иначе не выжить на рынке.
                  Еще с падением проектных норм сильно растет стоимость фотошаблонов для изготовления. Для таких тиражей, как у Intel, это не важно, однако для специализированных мелкосерийных микросхем до сих пор в ходу проектные нормы порядка 350-90 нм — именно из экономических соображений.
                  • +1
                    >> Вы что-то напутали.
                    Спасибо, кэп. Никто не собирается делать Ардуину на 7 нм, потому, что, мол, это будет дешевле. Всем понятно, что не будет. Но если взять последнюю линейку интеловских топовых процессоров, умножить кол-во транзисторов на два, то процессор, состоящий из полученного кол-ва транзисторов по более мелким нормам изготовить будет дешевле.
  • +1
    Я уверен в будущем Intel постарается запихнуть на процессор больше памяти до предела скорости чипа, дабы вывести HDD и SSD в разряд бекап хранилищ, а память в основное место для программ. Сокращение и уменьшение комплектующих неизбежно и приведет к наиболее быстрой производительности. Единственная преграда — отсутствие ОС умеющей работать с постоянно запущенными процессами и быть самой постоянно запущенной.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.