El camí cap als processadors de 7nm

L’enviament de la propera generació de xips és cada cop més difícil, però els anuncis de la reunió internacional de dispositius d’electrons (IEDM) d’aquesta setmana demostren que els fabricants de xip estan realitzant progressos reals en la creació dels processos de 7nm. Si bé els números de nodes potser són menys significatius del que hi havia abans, demostra que si bé la Llei de Moore pot haver disminuït, encara està viva, amb importants millores en la generació actual de xips de 14nm i 16nm. En particular, a la conferència d’aquesta setmana, representants de les grans foneries (companyies que fabriquen xips per a altres empreses) -TSMC i l’aliança de Samsung, IBM i GlobalFoundries- van anunciar els seus plans per fer xips de 7nm.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), la fosa més gran del món, va anunciar un procés de 7nm que segons ell permetria fer un dimensionament de 0, 43 vegades més gran que el procés actual de 16nm, permetent matrius molt menors amb el mateix nombre de transistors o la capacitat de poseu molts més transistors a una matriu de la mateixa mida. El més important, la companyia va dir que proporciona un augment de velocitat del 35-40 per cent o una reducció de potència del 65 per cent. (Tingueu en compte que aquestes figures s'apliquen als transistors; no és probable que vegeu molta potència o millora de la velocitat en un xip acabat.)

El més impressionant, la companyia va dir que ja fabricava un xip de prova SRAM de 256 Mbit completament funcional, amb rendiments força bons. Al xip, la mida cel·lular del SRAM més alta d’alta densitat és de només 0, 027 µm ² (micres quadrats), cosa que el converteix en el SRAM més petit encara. Això indica que el procés funciona i TSMC va dir que està treballant amb els clients per aconseguir que els seus xips de 7nm es posin al mercat tan aviat com sigui possible. La fosa iniciarà la producció de 10mn aquest trimestre, i les fitxes s’enviaran a principis de l’any vinent. La generació de 7nm està prevista per començar a produir a principis del 2018.

Mentrestant, el Centre de Nanotecnologia d'Albany (format per investigadors d'IBM, GlobalFoundries i Samsung) va discutir les seves propostes per a un xip de 7nm que va afirmar que tenia el pas més ajustat (l'espai entre diferents elements dels transistors) de qualsevol procés encara anunciat.

L'aliança va dir que el seu procés de 7nm produiria els llançaments més estrets que hi ha hagut, i que oferiria una millora substancial respecte al procés de deu milions que va donar a conèixer fa un parell d'anys. Ara estan acumulant la producció a Samsung, i els xips estaran àmpliament disponibles a principis de l'any que ve. (GlobalFoundries ha dit que saltarà 10 nm i passarà directament a 7 nm.) També ha dit que el nou procés podria permetre una millora del rendiment del 35 al 40 per cent.

El procés de l'aliança té diverses diferències importants respecte dels TSMC i dels nodes anteriors. El que més destaca, es basa en la litografia ultraviolada extrema (EUV) en diversos nivells crítics del xip, mentre que TSMC està utilitzant les eines de litografia d’immersió de 193nm que s’han estat utilitzant durant generacions, tot i que amb més modelacions múltiples. (Multi-patró significa utilitzar les eines diverses vegades en la mateixa capa, que afegeix temps i augmenta els defectes; el grup va suggerir que l’ús de litografia convencional en aquest disseny requeriria fins a quatre exposicions litogràfiques separades en algunes capes crítiques del xip.) per tant, és probable que aquests xips es produeixin fins al més aviat 2018-2019, perquè és poc probable que les eines EUV tinguin el rendiment i la fiabilitat necessaris fins aleshores.

A més, utilitza nous materials d’alta mobilitat i tècniques de soca dins del silici per ajudar a millorar el rendiment.

Tant en els dissenys de TSMC com en aliances, l'estructura cel·lular bàsica subjacent del transistor no ha canviat. Encara fan servir transistors FinFET i una porta de metall alta K / les principals característiques del darrer node de procés.

A causa dels retards, Intel ha introduït recentment una tercera generació dels seus xips de 14nm, coneguts com Kaby Lake, i ara té previst seguir amb un disseny mòbil de baix consum de 10 nm anomenat Cannonlake, que es presentarà a finals de l'any vinent i encara un altre 14nm. disseny d’escriptori conegut com Coffee Lake. Intel encara no ha revelat molts detalls del seu procés de 10 nm, a part de dir que espera un escalat de transistors millor que el que ha pogut assolir històricament i que utilitzarà una litografia convencional.

Una cosa a destacar: en tots aquests casos, els números de nodes, com ara 7nm, ja no tenen cap relació real amb cap característica física dels xips. De fet, la majoria d’observadors pensen que el node actual de TSMC de 16 nm i el node de 14nm actuals de Samsung són una mica més densos que el node de 22 nm d’Intel, que va iniciar la producció d’alt volum el 2011, i notablement menys dens que el node de 14 nm d’Intel, que va començar a enviar-se a volum a principis del 2015. La majoria de les prediccions diuen que els propers nodes de 10 nm dels que parlen TSMC i Samsung seran una mica millor que la producció d'Intel de 14 milions: amb Intel és probable que recuperi el lideratge amb el seu propi node de 10 milions.

Per descomptat, no sabrem realment el funcionament de qualsevol d'aquests processos i quin tipus de rendiment i cost tindrem fins que no comenci a enviar els xips. Hauria de fer el 2017 i més enllà d’anys molt interessants per als fabricants de xip.

Quina probabilitat tens de recomanar PCMag.com?