Tranzistory na čipoch sa prestanú zmenšovať už v 2021, Moorov zákon ale neskončí

Značky: čipynové technológie

DSL.sk, 25.7.2016

Výrobcovia výkonných čipov pravdepodobne už v roku 2021 prestanú zmenšovať tranzistory na svojich čipoch a namiesto toho zvolia iné spôsoby ako ďalej zvyšovať počet tranzistorov na čipe.

Vo svojej správe, o ktorej informuje IEEE Spectrum, to avizuje organizácia ITRS združujúca popredných výrobcov a v posledných rokoch analyzujúca a stanovujúca trendy vo výrobe čipov.

Už pri vzniku priemyslu výroby čipov predpovedal jeden zo spoluzakladateľov Intelu, Gordon Moore, zdvojnásobovanie hustoty tranzistorov na čipoch za každých 18 až 24 mesiacov.

Tento trend vydržal desaťročia a až doteraz sa zvyšovanie hustoty dialo jednoducho zmenšovaním tranzistorov. Aktuálne je najlepším 14-nm CMOS výrobný proces, tento číselný rozmer ale už nevyjadruje priamo veľkosť prvkov na čipe a tie sú niekoľkonásobne väčšie. Napríklad u Intelu sú dve brány od seba 70 nm.

Výrobcovia už viacero rokov hovoria o potrebe náhrady kremíka za iné materiály na dosiahnutie menších tranzistorov. Hoci by naďalej vedeli zmenšovať veľkosť tranzistorov, podľa správy ITRS bude pre nich ekonomickejšie zvyšovať hustotu iným spôsobom a to prechodom od planárnych čipov k 3D.

Ilustračné foto, wafer Intelu s 22-nm čipmi z roku 2009, kliknite pre zväčšenie (foto: Intel)

Podľa IEEE Spectrum ITRS očakáva najskôr ešte pred 2021 prechod od súčasných tzv. FinFET tranzistorov s bránou obalujúcou kanál z troch strán na bránu obaľujúcu kanál dokola a použitie nových materiálov.

Po roku 2021 očakáva zastavenie sa na bráne o dĺžke 10 nm, o aký výrobný proces v štandardnejšom pomenovaní má ísť nie je jasné. V minulosti výrobcovia na toto obdobie avizovali tzv. 5-nm proces. V ďalšom vývoji najskôr ITRS očakáva zmenu orientácie tranzistorov a ich otočenie tak, aby sa horizontálny kanál zmenil na vertikálny. Následne už očakáva použitie viac vrstiev tranzistorov.

K podobnému vývoju sa v posledných rokoch posunuli aj výrobcovia flash pamäte, ktorí začali vyrábať flash s desiatkami vrstiev. Samotné tranzistory takejto flash sú rozmerovo o niekoľko generácií vo výrobnom procese späť a bežne na úrovni 40-nm procesu, vďaka mnohým vrstvám je ale celková hustota čipov aj tak výrazne vyššia.

Princíp FinFET tranzistora, kliknite pre zväčšenie (obrázok: Intel)

Výrobcovia pôvodne predpokladali ďalšie pokračovanie zmenšovania tranzistorov a aj správa ITRS z roku 2013 založená na týchto predpokladoch bola optimistickejšia a predpokladala zmenšovanie tranzistorov až do roku 2030. Naplniť sa tak presne nemusí ani aktuálna správa.

Prechody na nové výrobné procesy sú ale čoraz náročnejšie a nákladnejšie a napríklad aj líder medzi výrobcami polovodičov Intel zaznamenáva problémy s prípravou 10-nm procesu a oficiálne prešiel z dvoch generácií procesorov na tom istom výrobnom procese na tri.

Od ITRS, International Technology Roadmap for Semiconductors, je aktuálna správa poslednou, keď časť výrobcov vrátane Intelu spolu s IBM chce polovodičovú stratégiu stanovovať samostatne. K ukončeniu spolupráce celého priemyslu prichádza podľa informácií IEEE Spectrum kvôli zvyšujúcej sa konkurencii na trhu. Navyše kým v začiatkoch ITRS napríklad v 2001 vyrábalo čipy na aktuálne najlepšej dostupnej technológii 19 spoločností a bola potrebná koordinácia medzi výrobcami a dodávateľmi technológií, aktuálne sú to iba štyri, Intel, TSMC, Samsung a GlobalFoundries.




Najnovšie články:



Diskusia:

limit Od: Afsaafsa | Pridané: 25.7.2016 15:02 10 rokov sa uz hovori, ze 6 - 8 nm je limit, zda, ze to bola/bude pravda Odpovedať Známka: 7.3 Hodnotiť:

Re: limit Od: fundrak | Pridané: 25.7.2016 15:12 tak najma uz niekolko (vela) rokov to cislo v nm je skor marketingovy tah ako nejaky technicky udaj Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

chyba Od: bazaaaa | Pridané: 25.7.2016 22:26 správne sa to volá báza, nie brána (kolektor, emitor a báza tvoria tranzistor) Odpovedať Známka: -5.7 Hodnotiť:

Re: chyba Od: >.> | Pridané: 26.7.2016 5:45 ale picu, zalezi na konstrukcii - pri bipolarnom mas bazu, unipolarny (toten v cpu) ma zase hradlo/branu... Odpovedať Známka: 9.0 Hodnotiť:

Re: limit Od: LeNiVy | Pridané: 26.7.2016 8:03 Z grafenu sa tranzistory vyrobit nedaju? Odpovedať Hodnotiť:

Re: limit Od: Jude | Pridané: 26.7.2016 8:45 v prvom rade treba nahradit kremik, ten je bottleneck. pretekaju sa intel a ibm, v hre je hlavnym favoritom GaIn. ad grafen - s cim? bo pri polovodicoch mas dva prvky, jeden druhemu kradne elektrony. tym padom je ich v jednom prebytok, v druhom ostavaju diery. ak chces, aby elektrony volne vekslovali z atomu jedneho prvku (ktory ich ma naviac) do druheho (ktory zase ma volne diery a rad by si ich privlastnil), musis ich nejakym sposobom nakopnut, aby mali dostatocne silnu energie prerazit zabranu. Odpovedať Známka: 7.8 Hodnotiť:

delimiter Od: syntaxterrorY | Pridané: 26.7.2016 9:12 Eventuálne stačí presunúť ďalšie rady dopredu alebo sa na to pozrieť z opačnej strany a kremík bude v poslednom rade a netreba ho nahrádzať favoritmi. Odpovedať Známka: -5.0 Hodnotiť:

Re: delimiter Od: >.> | Pridané: 26.7.2016 9:31 vcelku logicky vravis, az je mi to cudne... cize, najlepsie je pouzit drevo a lana, tak ako to svojho casu spravil lord babbage? Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: limit Od: ragnar fergusson | Pridané: 26.7.2016 14:31 Mas pravdu, ale len z casti. Na to, aby si vyrobil tranzistor nepotrebujes nutne dopovany polovodic - su materialy, ktore ked na seba naskladas, tak kvoli polarizacnym poliam vytvoria kvantovu jamu s elektronmi a bez dopovania, napr. GaN/AlGaN. FET tranzistor je len napatim riadeny odpor, cize aj z nedotovaneho grafenu vies vyrobit tranzistor tak, ze budes napatim na gate priskrcovat tok elektronov cez neho. Grafen ma vsak iny problem, ktory mu brani v tom, aby z neho bol pouzitelny tranzistor - nema bandgap a ma charakter semimetalu. Bandgap sa v nom da vytvorit, ale len na urovni cca 0.5eV. Ak si spomenies na vysoky sum a zvody Ge tranzistorov, (gap okolo 0.67eV) vidis, preco je grafen na tranzistory useless. Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: limit Od: Jude | Pridané: 27.7.2016 5:48 bandgap nie je az taky problem. cisty diamant by mal mat 5.5eV, hocico manmade sa moze pohybovat do, od oka, 2.5eV. nakolko ma grafen bohovo dobru tepelnu vodivost je priam predurceny na to, aby sa z neho robili vysokorychlostne tranzistory. a nakolko ide, de facto, len o jeden, cisty, prvok, odpada ti starost s riesenim neziaducich faz, necistotami a vsetkymi javmi sprevadzajucimi vyrobu bi-, ter- a quarte-narnych zliatin. dost dobre si ho teda viem predstavit ako nahradu kremika. ale. otazka stale je, co s nim dalej, lebo sam o sebe je dost useless. aj ked skor si ho viem predstavit v radiu ako v PC, ale, uvidime co vyhuta IBM - ti riesia grafen v GaIn puzdre... Odpovedať Hodnotiť:

Tricykel Od: Hažmík | Pridané: 25.7.2016 15:09 Stále nevieme, akou technológiou sú dnešné CPU vyrábané. Je to nejaká nová verzia CMOS? Odpovedať Známka: -4.7 Hodnotiť:

Re: Tricykel Od: hnojtel | Pridané: 25.7.2016 15:15 DDOS Odpovedať Známka: 7.6 Hodnotiť:

Re: Tricykel Od: Hažmík | Pridané: 25.7.2016 15:16 ftipálek Odpovedať Známka: -1.1 Hodnotiť:

Re: Tricykel Od: Hažmík | Pridané: 25.7.2016 15:27 Aj si odpoviem. Asi to bude stále NMOS a PMOS komplemet... Odpovedať Známka: -0.8 Hodnotiť:

Re: Tricykel Od: Cicinaaa | Pridané: 25.7.2016 15:34 alebo CHVOST Odpovedať Známka: 8.0 Hodnotiť:

Re: Tricykel Od reg.: Jaa 1 | Pridané: 25.7.2016 16:32 AMOS Odpovedať Hodnotiť:

Re: Tricykel Od: default | Pridané: 25.7.2016 18:55 Otče náš, ktorý si na nebesiach, posväť sa meno tvoje, príď kráľovstvo tvoje, buď vôľa tvoja ako v nebi, tak i na zemi. Chlieb náš každodenný daj nám dnes a odpusť nám naše viny, ako aj my odpúšťame svojim vinníkom, a neuveď nás do pokušenia, ale zbav nás zlého. Amen. Odpovedať Známka: 0.7 Hodnotiť:

Hmhmhm Od: Jan amos | Pridané: 25.7.2016 17:34 Čip a Dejl Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: syntaxterrorY | Pridané: 25.7.2016 17:37 Fiš a Čips. Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: Androgün | Pridané: 25.7.2016 19:20 A ešte stále bez odpovede..Čo vás na ňom tak zaujalo?Hmmmm? Odpovedať Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: Hráčes | Pridané: 25.7.2016 19:21 Its a gejm,a gejm... Odpovedať Známka: -3.3 Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: Káblik. | Pridané: 25.7.2016 22:40 Včera som niekde vyhrabal ešte funglovky germániové tranzistory AF114... Odpovedať Známka: 6.7 Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: Telectronic | Pridané: 26.7.2016 6:21 Hmm a čo tak nejaké hrotové diódy,krásne v sklenej banke? Odpovedať Známka: 10.0 Hodnotiť:

Re: Hmhmhm Od: Káblik. | Pridané: 26.7.2016 15:05 neboj,. všeličo sa ešte nájde... Odpovedať Známka: 6.7 Hodnotiť:

Panikaaa Od: Niktosh | Pridané: 26.7.2016 18:01 A čo budeme robiť? Odpovedať Hodnotiť:

Re: Panikaaa Od: Káblik. | Pridané: 26.7.2016 18:17 Nič. budeme rátať miliardy tranzistorov na súčasných čipoch. Je to zaujímavé. 8-bitový procesor 8080A mal necelých 5000 tranzistorov na čipe, a viedol si v tých rokoch celkom slušne. Odpovedať Známka: 4.0 Hodnotiť:

Pridať komentár