Home » Forskning » Meget mere end 32nm
Meget mere end 32nm

Meget mere end 32nm

Share

IBM har en på 28nm, Intel har en på 32nm, hvor skal det
ende? Sådan går det, når man tænker på meget små sager

Store nyheder: IBM Technology Alliance har meddelt, at man er i gang med 28nm-processen, og de første chips skulle rulle af samlebåndet i 2010 med ARM-systems-on-a-chip (SoC) blandt de første. Er du spændt? Ja? Nej? Du burde i det mindste være imponeret. På trods af endeløse forudsigelser om uoverstigelige tekniske forhindringer fortsætter halvlederbranchen med at følge Moores lov og er nu hastigt på ved mod nanoelektronikkens sære verden.

Småt er godt

Det at bruge en mindre nanometerproces er en strålende ide. Det betyder lavere strømforbrug, højere potentielle frekvenser og naturligvis flere transistorer. Lutter gode sager. De bedste processorer fra AMD og Intel bruger i øjeblikket en 45nm-proces, og Intel meddelte i februar, at firmaets 32nm-processorer, Westmere, kommer sidst på året. AMD synes i øjeblikket at ligge omkring et år efter Intel, og det gør IBM’s meddelelse særlig imponerende.

Halvledere bliver fremstillet ved hjælp af fotolitografi. Man ætser med lys og bearbejder kemisk, så skyller man og begynder forfra, indtil man har lavet en lagdelt chip. Hemmeligheden bag reduktionen af størrelsen består i at rette en nøjagtig stråle mod ens wafer, og det er denne proces, eksperterne har fokuseret på. Hertil kommer forbedrede dielektriske materialer, der forhindrer elektronerne i at få alt for gode ideer og falde af sporet.

For tiden er det første valg, når det gælder om at danne transistorer, en dyb ultraviolet argonfluorid-excimerlaser med en bølgelængde på 193nm. Men hvordan skulle man kunne lave en 32nm-proceschip med en laserstråle på 193nm? Svarer det ikke til at stikke græsplænens kanter af med en rendegraver?

Der er for nylig fremkommet to vigtige teknologier. Den første hedder double patterning. I sin enkleste form bruger denne proces to belysninger, der er en anelse forskudt. Derved bliver der dannet karakteristika, der er mindre, end hvis man kun havde brugt en belysning, og opløsningen bliver i praksis øget med en faktor to. Man behøver ikke at stoppe der, for tredobbelt eller firdobbelt patterning kan også lade sig gøre.

Se også:  Synology DiskStation DS1019+[TEST]: Power-NAS i økonomi-version

Den anden proces hedder immersionslitografi. Her skinner strålen gennem en væske, der afbøjer og forsinker strålen og giver en stigning i opløsning, der svarer til væskens brydningsindeks. For vand er det 1,44. Forskning i nye væsker med brydningsindekser på 1,7 eller mere vil give en større stigning. Intels Westmere bruger immersionslitografi på ”kritiske” lag.

[pt id=’2003618′ size=’large’ link=’file’ html_attrs=’title=”IBM’s Tech Alliance har indvarslet firmaets 28nm-proces..”‘]

IBM’s Tech Alliance har indvarslet firmaets 28nm-proces..

Hvis man kombinerer disse metoder, kan man omdanne en ret klodset stråle til noget langt mere nøjagtigt uden større ændringer i teknologien. Nok så vigtigt er det, at man slipper for at bygge absurd dyre fabriksanlæg.

Man har ofte hævdet, at grænsen for fotolitografi næsten var nået. Tidligere mente man, at det var umuligt at komme over en mikrometer. Alligevel har de hvidkitlede folk hver gang præsteret at vride højere opløsning ud af den.

Hvorfor ikke blot bruge en finere stråle fra begyndelsen? Det er en oplagt løsning, og der er blevet brugt mange penge på at afprøve den, herunder til røntgenstråler og fokuserede ion- og elektronstråler. Intel havde store forventninger til sin 157nm-laser, men problemer med at lave anvendelige linser bremser den i øjeblikket. En af de aktuelle frontløbere er den ekstreme ultravioletlaser med en bølgelængde på 13,5nm. Foreløbig viser den kraftige stråle sig at være for meget for de eksisterende materialer, og den gør for stor skade.

Alle de små ting

Hvornår kan vi forvente at se resultater af alle disse krumspring? International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) leverer nok branchens bedste bud. Her forudser man tre yderligere processer: 22nm, 16nm og 11nm.

Chips, der bruger 22nm-processen, formodes at komme omkring 2011. De vil bruge teknikker, der svarer til den eksisterende 32nm-proces. Man forventer imidlertid, at det er grænsen for de aktuelle plane typer, og det kan blive nødvendigt at bygge portene lodret på noget, der kaldes ”finner”. Eksperimentelle 22nm-sram-chips findes i laboratorierne i dag.

16nm-processen forventes at komme før 2018, selv om Intel regner med, at den vil være her i 2013. Der vil opstå nye problemer, herunder overdreven quantum-tunnelling. Her begynder sagerne at blive en smule besynderlige, for materialerne holder op med at følge klassiske fysiske love, og Schrödingers bølgefunktion dukker op. Kort sagt bliver det svært at forhindre elektronerne i at bryde en barriere, der kun er få nanometer tyk, uanset hvilket materiale man bruger. Det befinder sig også på grænsen til kommerciel produktion: I øjeblikket kan man ikke driftssikkert lave noget, der er så småt. Toshiba har lavet en prototype af et hukommelsesmodul med 15nm-linjer, men den størrelsesorden hører stadig til i laboratorieeksperimenter.

Se også:  Lækker teknik: Her er de nye AMD Ryzen cpu’er

Næste trin ned ad stigen er 11nm-processen, som ITRS forventer at se i 2022. Også her er Intel mere optimistisk og taler om 2015. Det er den forventede grænse for cmos, og det kan meget vel betyde, at siliciumchips ikke længere bliver lavet af silicium. På dette niveau kan den dielektriske tykkelse komme ned på et atom, og så bliver det vanskeligt at styre sagerne. Man venter også, at det er her, konventionel fotolitografi med ætsning og polermetoder stopper.

Efter 11nm har vi ingen forudsigelser. Længere kan de eksisterende teknologier næppe føre os. Andre muligheder for at lave endnu mindre og stærkere chips omfatter tredimensionale arrays med nanokabler og rør, enkeltelektron-enheder, spinpaseret computerteknik, fotonik og alle mulige andre sære og herlige ideer. Den mest kommercielt anvendelige vinder, sådan er det i branchen. Men indtil da fortsætter de gode tider, Moore har stadig ret, og chippene bliver ved med at krympe.

Intel har hele tiden været forrest, når det gjaldt om at krympe, om end det somme tider kun har drejet sig om få uger.

1970

10.000nm – Intel 4004
3.000nm – Intel 8085

1980

1.500nm – Intel 286
800nm – Intel 486

1990

600nm – Pentium PS
350nm – Intel Pentium Pro
250nm 0150 Pentium II Deschutes
180nm – Pentium III Coppermine

2000

130nm – Pentium III Tualatin
90nm – Pentium 4 Prescott
65nm – Intel Core Yonah
45nm – Xeon Harpertown
Lanceres i 2009 – 32nm – Westmere

[themepacific_accordion] [themepacific_accordion_section title=”Fakta”]

Nanometervanvid

[/themepacific_accordion_section] [themepacific_accordion_section title=”Fakta”]

ITRS

[/themepacific_accordion_section] [/themepacific_accordion]


TAGS
AMD
IBM
intel
processor

DEL DENNE
Share


Mest populære
Populære
Nyeste
Tags

Find os på de sociale medier

Modtag dagligt IT-nyhedsbrev

Få gratis tech-nyheder i din mail-indbakke alle hverdage. Læs mere om IT-UPDATE her

Find os på FaceBook

AOD/AOD.dk

Brogårdsvej 22
DK-2820 Gentofte
Telefon: 33 91 28 33
redaktion@aod.dk

Audio Media A/S

CVR nr. 16315648,
Brogårdsvej 22
DK-2820 Gentofte
Telefon: 33 91 28 33
info@audio.dk
Annoncesalg:
Lars Bo Jensen: lbj@audio.dk Telefon: 40 80 44 53
Annoncer: Se medieinformation her


AOD/AOD.dk   © 2020
Privatlivspolitik og cookie information - Audio Media A/S