Intel: Fortsett med Moores lov blir en utfordring

Intel vil fortsette Moores lov i overskuelig fremtid, men det blir stadig mer utfordrende at brikke geometri krymper, ifølge en bedriftsledelse.

Moores lov er basert på en teori om at antall transistorer som kan plasseres på silisium, fordobles hvert annet år, noe som gir flere funksjoner på sjetonger og gir fartforhøyelser. Ved å bruke Moores lov som utgangspunkt, har Intel i flere tiår lagt til flere transistorer mens du reduserer størrelsen og prisen på en brikke.

Intel

Men ettersom chipsene blir mindre, er det vanskeligere å holde tritt med Moores lov i dag enn det var i år tidligere, sa William Holt, konserndirektør og daglig leder for Intels teknologiproduksjonsgruppe, under en tale på Jeffries Global Technology, Media og Telecom Conference denne uken.

"Er vi nærmere en slutt enn vi var for fem år siden?" Selvfølgelig. er vi til det punktet der vi realistisk kan forutsi den slutten, tror vi ikke. Vi er sikre på at vi skal fortsette å gi de grunnleggende byggeblokkene som tillater forbedringer i elektroniske enheter, sier Holt. Enden av bransjens evne til å skalere sjetonger ned i størrelse har "vært et tema for allas sinn i flere tiår," sa Holt, men avviste argumenter fra observatører og næringslivsledere om at Moores lov var død. Noen forutsetninger om loven var kortsiktige, og paradigmet vil fortsette å gjelde som Intel skalerer ned brikkestørrelser, sier Holt.

Intel

"Jeg er ikke her for å fortelle deg at jeg vet hva som skal skje 10 år fra nå. Dette er altfor komplisert et rom. I hvert fall for de neste få generasjonene er vi sikre på at vi ikke ser slutten kommer, sier Holt og snakker om generasjoner av produksjonsprosesser.

Moores lov var først ble etablert i 1965 av Gordon Moore, som ble grunnlagt med Intel i 1968 og til slutt ble administrerende direktør i 1975. Den originale avisen om loven, publisert i elektronikkmagasinet i 1965, fokuserte på økonomien knyttet til kostnad per transistor, som ville komme ned med skalering. "Det faktum at nå som vi ser på fremtiden, er økonomien i Moores lov … under betydelig stress sannsynligvis hensiktsmessig fordi det er fundamentalt det du leverer. Du leverer en kostnadsfordel hver generasjon, "Sa Holt.

Men Holt sa at produksjonen mindre chips med flere funksjoner blir en utfordring som chips kan være mer følsomme for en "bredere klasse av feil". Sensibilitetene og mindre variasjoner øker, og mye oppmerksomhet på detaljer er nødvendig. "

" Når vi gjør ting mindre, er det vanskeligere å arbeide for å få dem til å fungere, og det blir stadig vanskeligere, "sa Holt. "Det er bare flere skritt, og hver enkelt av disse trinnene trenger mer innsats for å optimalisere."

For å kompensere for utfordringene i skalering har Intel stått på nye verktøy og innovasjoner.

"Hva har blitt løsningen på dette er nyskapning. Ikke bare enkel skalering som det var de første 20 årene eller så, men hver gang du går gjennom en ny generasjon, må du gjøre noe eller legge til noe for å muliggjøre den skaleringen eller den forbedringen å fortsette, "sa Holt..

Intel

Intel har den mest avanserte produksjonsteknologien i bransjen i dag, og var den første som implementerte mange nye fabrikker. Intel tilsatt anstrengt silisium på 90-nanometer og 65-nanometer-prosessene, noe som forbedret transistorytelsen, og deretter tilført gateoksydmateriale, også kalt high-metal gate på 45 nm og 32 nm prosesser.

Intel endret transistorstruktur i 3D-form på 22 nm-prosessen for å fortsette å krympe sjetonger. De siste 22-nm-sjetongene har transistorer plassert ovenpå hverandre, noe som gir den en 3D-design, i stedet for ved siden av hverandre, som det var tilfelle i tidligere produksjonsteknologier.

Intel har tidligere gjort sjetonger for seg selv, men de siste to årene har åpnet sine produksjonsanlegg for å lage chips på begrenset grunnlag for selskaper som Altera, Achronix, Tabula og Netronome. I går utpekte Intel tidligere produksjonschef Brian Krzanich til konsernsjef, og sendte et signal om at det kan prøve å tjene penger på sine fabrikker ved å ta på seg større chip-making kontrakter. Apples navn er blitt floated rundt som en av Intels mulige kunder.

For Intel er utviklingen i produksjonen også korrelert med selskapets markedsbehov. Med PC-markedets svekkelse har Intel gitt utgivelsen av kraftige Atom-sjetonger til tabletter og smarttelefoner basert på den nyeste produksjonsteknologien som en prioritet. Intel forventes å begynne å levere Atom chips produsert ved hjelp av 22-nm prosessen senere i år, etterfulgt av chips produsert ved hjelp av 14 nm prosessen neste år.

Intel denne uken sa kommende 22-nanometer Atom chips basert på en ny Arkitektur kalt Silvermont vil være opptil tre ganger raskere og fem ganger mer energieffektiv enn forgjengere som er gjort ved hjelp av den eldre 32 nm prosessen. Atombrikkene inkluderer Bay Trail, som vil bli brukt i tabletter senere i år; Avoton for servere; og Merrifield, på grunn av neste år, for smarttelefoner. Intel prøver å få tak i ARM, hvis prosessorer brukes i de fleste smarttelefoner og tabletter i dag.

Prosessen med å nedskalere brikkestørrelser vil kreve mange ideer, hvorav mange tar form i universitetsforskning som finansieres av chipmakere og halvlederindustriforeninger, sa Holt. Noen av ideene dreier seg om nye transistorstrukturer og også materialer som erstatter tradisjonell silisium.

"Stamme er et eksempel vi tidligere gjorde, men bruk av germanium istedenfor silisium er absolutt en mulighet som undersøkes. Enda eksotisk, å gå til III-V materiale gir fordeler, "sa Holt. "Og så er det nye enheter som vurderes, så vel som ulike former for integrasjon."

Familien av III-V-materiale inkluderer galliumarsenid.

Forskning er også på gang i selskaper som IBM, som undersøker grafenprosessorer, karbonnanorør og optisk krets i silikonprosessorer.

Den amerikanske regjeringens National Science Foundation leder en innsats som heter "Science and Engineering behind Moore's Law" og finansierer forskning på produksjon, nanoteknologi, multicore-chips og nye teknologier som kvant databehandling.

Intel

Noen ganger, ikke å gjøre umiddelbare endringer, er en god idé, sier Holt, og peker på Intels 1 -overgang til kobberforbindelsen på 180 nm-prosessen. Intel var en senmodig til kobber, som Holt sa var den riktige avgjørelsen på den tiden.

"Det utstyrssettet var ikke modent nok på det tidspunktet. Folk som flyttet [tidlig] kjempet kraftig," sa Holt, Legg til at Intel også gjorde et sent trekk til nedsenkningslithografi, som reddet selskapet millioner av amerikanske dollar.

Da Intel flyttet til nedsenkende litografi, var overgangen jevn, mens de tidlige adoptrene slitt.

Den neste store flytten for chip produsenter er 450 mm wafers, som vil tillate flere chips til å bli produsert i fabrikker til lavere pris. Intel investerte i juli i fjor 2,1 milliarder dollar i ASML, en redskapsmaker, for å muliggjøre mindre chipkretser og større wafers. Etter Intels ledelse investerte TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) og Samsung også i ASML. Noen av TSMCs kunder inkluderer Qualcomm og Nvidia, som designer chips basert på ARM-prosessorer.

Intels investering i ASML var også knyttet til utviklingen av verktøy for implementering av EUV (ekstrem ultrafiolett) teknologi, noe som gjør at flere transistorer kan klappes på silisium. EUV forkorter bølgelengdeområdet som kreves for å overføre kretsmønstre på silisium ved hjelp av masker. Det gjør det mulig å lage finere bilder på wafers, og chips kan bære flere transistorer. Teknologien er sett på som kritisk for videreføringen av Moores lov.

Holt kunne ikke forutse når Intel skulle flytte til 450 millimeter wafers, og håpet det skulle komme innen slutten av tiåret. EUV har vist seg å være utfordrende, sa han og la til at det er ingeniørproblemer å jobbe gjennom før den gjennomføres.

Ikke desto mindre var Holt sikker på at Intels evne til å skalere seg og forbli foran konkurrenter som TSMC og GlobalFoundries, som prøver å fange opp produksjon med implementering av 3D-transistorer i henholdsvis 16 nm og 14 nm prosesser, henholdsvis neste år. Men Intel går videre til den andre generasjonen 3D-transistorer og i motsetning til sine rivaler, og krymper også transistoren, noe som vil gi den en produksjonsfordel.

Holt sa: "Siden de har vært ganske ærlige og åpne de kommer til å stoppe området skalering, vil de ikke oppleve kostnadsbesparelse. Vi vil fortsette å ha en betydelig kant i transistor ytelse. "