Vídeo: "ЭКЗАМЕН" ("EXAM") (Setembre 2024)
Darrerament hi ha hagut diverses històries sobre com s’acosta la Llei de Moore. Això no és especialment sorprenent: la gent ha predit la seva desaparició des de fa dècades i he tractat els problemes abans, però la discussió ha pres una nova vida. Una història de la revista Nature de M. Mitchell Waldrop confirma el que sospitava la majoria de la indústria: que la propera generació del full de ruta internacional de tecnologia per a semiconductors (ITRS) no es centrarà en fer més petits els transistors, sinó en desenvolupar avanços de xip per a aplicacions específiques..
La llei de Moore, per descomptat, es basa en l’observació de Gordon Moore (que després passaria a cofundar Intel), a l’edició d’abril del 1965 d’ electrònica , que el nombre de transistors d’un processador es duplicava cada any. (Una còpia està en línia aquí.) Al 1975, se li havia demostrat que era correcta, però canviava la seva estimació de doblar xip a dos anys, ritme que la indústria va seguir en gran mesura fins fa poc.
El 1991, la indústria dels semiconductors dels Estats Units va iniciar el que es convertiria en l'ITRS amb aportacions de grups industrials d'Europa, Japó, Taiwan i Corea del Sud. Amb els anys, hi ha hagut molts canvis en aquest full de ruta. Fins a principis dels anys 2000, no només el nombre de transistors en un xip va duplicar cada generació, les taxes de rellotge també van augmentar, cosa que també va donar un augment evident del rendiment. Els xips van seguir el que es va anomenar escalat de Dennard, basat en un document de 1974 que deia que a mesura que els transistors escalessin, el rendiment augmentava aproximadament el mateix factor amb la mateixa potència. Però quan els xips estaven per sota dels 90nm més o menys, això va deixar de funcionar i, després que els xips arribessin a 3GHz o 4GHz, simplement utilitzaven massa potència i feien massa calor. En lloc d’utilitzar nuclis més ràpids, la indústria va recórrer a l’ús de més nuclis, que funciona en algunes aplicacions, però no en altres. Mentrestant, els xips mòbils es van fer més populars, aportant-los un requisit per a un consum encara menor.
Un altre gran canvi es va produir amb els materials. Durant la major part d'aquest període, els xips eren majoritàriament MOSFET o transistors d'efecte de camp de metall-òxid-silici, cosa que significa que els materials bàsics eren bastant simples. Durant l'última dècada, hem vist la introducció de silici tensat, porta metàl·lica de gran potència i tecnologies FinFET: tots els mètodes per augmentar la densitat i el rendiment més enllà del que els materials i dissenys tradicionals podrien realitzar. La majoria dels observadors pensen que a mesura que arribem a la producció de 7nm i per sota, necessitarem materials alternatius més nous, com ara el germani de silici (SiGE) i l’arsenid de gallium indi (InGaAs) i que eventualment podrem passar a una estructura de transistor diferent com la porta-tot. transistors a distància que es coneixen com nanofils.
Recentment, les eines de litografia –que brillen les llums que activen els materials de l’hòstia de silici per dibuixar els patrons del disseny del xip– també han estat relativament estàtiques, amb la litografia d’immersió de 193nm des de fa anys. Sense la seva substitució, coneguda com a litografia ultraviolada extrema (EUV), els fabricants de xips es veuen obligats a utilitzar patrons múltiples, cosa que eleva els costos. ASML i els seus socis han estat treballant en EUV des de fa temps, i ara sembla dirigit a la producció de 7 milions.
La combinació de l'escala final de Dennard, nous materials i multi-patrons han augmentat els costos de desenvolupament de cada nova generació de tecnologia. I cada vegada és més difícil fer-ho, i Intel va dir recentment que els seus plans per a 10nm eren dos anys i mig després de la introducció de 14 milions, el que significa que es produiria el 2017. Samsung i TSMC també parlen de preparar xips de 10nm per a la producció en massa a 2017, i és possible que fins i tot puguin superar Intel a aquest node (tot i que, per descomptat, hi ha preguntes sobre la denominació de nodes i si els seus processos són tan densos com els d’Intel.)
Els canvis en el full de ruta de l'ITRS no neguen que la continua continuació de l'escala es produeixi durant un temps, tot i que ja no en la cadència de dos anys a la qual estem acostumats, i amb propers límits físics. Però, la nova versió, anomenada full de ruta internacional per a dispositius i sistemes, sembla que, en canvi, destaca diferents tipus de tecnologia per a aplicacions diferents, com ara sensors, telèfons intel·ligents i servidors; i combinar diferents tipus de transistors per a diferents coses, com ara la memòria 3D, la gestió de potència o els senyals analògics.
Quina és la llei de Moore realment mort aquesta vegada? Ho dubto. Intel continua dient que "la llei de Moore està viva i bé" i ells i altres donen bones raons per les quals els xips continuaran sent més densos durant la propera dècada, fins i tot a mesura que els costos continuïn augmentant. Però, sens dubte, veurem molts canvis en el disseny de xip a mesura que ens allunyem cada vegada més del concepte d’un disseny únic que s’escala des de petits dispositius fins al centre de dades. I això vol dir que els dissenyadors de xip hauran d’enfrontar-se a algunes decisions arriscades i que els clients hauran d’estar encara més curosos amb les seleccions que realitzen.
