IBM bugün 5 nanometrelik yongalar için yeni bir üretim sürecini duyurdu Moore Yasası yeniden mi doğuyor?
Tasarımdaki bir atılım, mühendislerin tek bir yonga üzerine 30 milyar transistör kurmasına olanak tanıyacak ve yonga boyutu yalnızca bir tırnak boyutundadır.
IBM, şirketin bir araştırma ekibinin, sınırına gittikçe yaklaşan Moore Yasasını kurtarması ve elektronik bileşenleri daha küçük ve daha ekonomik bir yönde geliştirmesi beklenen transistörlerin üretiminde büyük bir atılım yaptığını bugün duyurdu.
Bununla birlikte, bu atılımın son zamanlardaki sıcak karbon nanotüplerle ilgisi yoktur, ancak daha temel bir teorik yönteme ve yeni üretim sürecine dayanmaktadır. Bu atılım, önümüzdeki birkaç yıl içinde artan pazar talebini karşılayabilir ve aynı zamanda otonom sürüş, yapay zeka ve 5G ağlarının gerçekleştirilmesinin önünü açabilir.
Bugün IBM, Kyoto'daki VLSI Technology and Circuits Symposium'da IBM ve araştırma ortaklığı ortağı Global Foundries ve Samsung'un Yeni çip için 5 nanometre (nm) transistör üretti.
Şekil SUNY Polytechnic Institute'taki IBM bilim adamları 5nm silikon gofretleri test etmeye hazırlanıyor
Bu başarıyı elde etmek için, mevcut dahili yonga mimarisinde değişiklikler yapılmalıdır. Araştırma ekibi, silikon yarı iletken endüstrisinin 5nm transistör sürecini mümkün kılan geleneksel dikey istifleme mimarisi yerine, silikon nanol tabakaları yatay olarak istifliyor ve bu süreç, gelecekte yonga performansının daha da hızlı gelişimini patlatabilir.
Aslında, süreç mimarisinin kendisinden Dikeyden yatay istiflemeye bu geçiş, silikon transistörler üzerindeki dördüncü "kapıyı" açmaya eşdeğerdir , Böylece elektrik sinyalleri çipteki farklı transistörlerden geçebilir. Boyut açısından, bu transistörlerin genişliği, yan yana iki veya üç DNA moleküler zincirinden fazla değildir.
Hayatımıza ne tür değişiklikler getirebilir? IBMin resmi açıklamasına göre, daha sezgisel bir açıklama, bu makaleyi okuduğumuzda, kullanılan mobil aygıtın gücünün yalnızca% 10'una sahip olduğu varsayılıyor, ancak 5nm işlem teknolojisine dayalı yonga, mobil aygıtın şarj edilmesini gerektirecek. Hala dakikalar yerine saatlerce kullanılabilir. Gelecekte, bu yeni tür çip ile donatılmış mobil cihazlar, şu anda olduğundan birkaç gün daha uzun süre dayanacak.
On yıllardır, yarı iletken endüstrisi bir sebepten dolayı elektronik bileşenleri küçültmek için hevesliydi. Çipe ne kadar çok devre entegre edilirse, elektronik ürünlerin hızı, verimliliği ve maliyeti o kadar hızlı olur. Ünlü Moore Yasası ilk kez 1965'te önerildiğinde, bir çip üzerindeki transistör sayısının her yıl ikiye katlandığına ve 1975'te tahminin her iki yılda bir olarak değiştirildiğine inanıyordu.
Yarı iletken endüstrisindeki entegrasyon teknolojisinin gelişme hızı, Moore teoreminin beklediğinden daha az ve daha az olmasına rağmen, transistörlerin boyutu her halükarda küçülüyor.
Şekil Moore Yasası
Aslında, yarı iletkenlerin küçülmesi yüksek teknolojili bir iş değildir. Son büyük atılım 2009'da gerçekleşti, Araştırmacılar, FinFET adlı bir transistör tasarım yöntemi icat ettiler ve ilk büyük ölçekli üretimi 2012'de başladı. Bu, tüm endüstriye bir ivme kazandırdı ve 22 nanometre boyutunda işlemciler için olanak yarattı. FinFET, transistör endüstrisinde devrim niteliğinde bir atılımdır Anahtar, iki boyutlu bir düzlemden ziyade üç boyutlu bir yapıdaki akım transferini kontrol etmektir.
IBM Semiconductor Research Group'un başkan yardımcısı Mukesh Khare, "Prensipte FinFET'in yapısı, üç tarafında küçük bir kapı bulunan basit bir dikdörtgendir." Dedi. Transistörü bir anahtar olarak düşünürseniz, farklı voltajlar kapıyı "açmaya" veya "kapatmaya" kumanda edecektir. Üç farklı yönde geçit eklemek, bu anahtarın akım miktarını en üst düzeye çıkarabilir ve akım sızıntısını en aza indirebilir, böylece genel verimlilik artar.
Ancak beş yıl sonra bu teknoloji neredeyse sonuna ulaştı. Yarı iletken üretim şirketi VLSL Research'ün CEO'su Dan Hutcheson, yanıt olarak şunları söyledi: Sorun şu ki, FinFET akan bir akıntıya benziyor. FinFET normal olarak mevcut yaygın 10nm işlemcilerde çalışır ve 7nm'de sorun olmamalıdır. "Ancak 5 nanometre ölçeğinde yeni bir yapıya ihtiyacımız var." Hutcheson dedi.
Şekil Birkaç silikon plaka katmanındaki IBM Research Alliance 5nm transistörleri
Son olarak FinFET'in dikey yapısının sona ermesinin ardından IBM, Global Foundries ve Samsung ile birlikte yatay olarak düzenlenmiş bir silikon nanoboard geliştirdiğini duyurdu ve bu yapı ile transistöre dördüncü bir kapı ekledi. FinFET'in yapısının tersine döndüğünü ve bileşenlerin üst üste yığıldığını hayal edebilirsiniz. Ölçek açısından, elektrik sinyalleri bir DNA spirali kadar büyük bir anahtardan akar.
Hutcheson, "Bu büyük bir gelişme" dedi. "Transistörleri daha küçük ve daha yoğun hale getirebilirsek, çipin aynı alanında daha hızlı işlem hızları elde edebilirim." Yani, bir çivi çipinde 20 milyar 7 nanometre transistörden 30 milyar 5 nanometrelik transistöre sıçrama. Bu bağlamda IBM, aynı güçte işlem verimliliğini% 40 artıracağını veya aynı verimlilikte güç tüketimini% 70 azaltacağını öngörüyor.
Şekil IBM bilim adamı Nicolas Loubet, endüstri lideri proses teknolojisi kullanılarak üretilmiş 5nm silikon transistör çekirdeğe sahiptir
Sektör tahminlerine göre, Yeni mimariye dayalı ticari olarak mevcut işlemciler 2019'dan önce piyasaya sunulmayacaktır. Ama inkar edilemez ki 5nm işlemci teknolojisinin olgunluğu, gelecekte otonom sürüş ve 5G iletişim gibi endüstrilerin ticarileşme derecesini belirleyecektir.
Hutcheson, "Tüm toplumun gelişimi buna bağlı! Çünkü gelecekte ortaya çıkacak yapay zeka, otonom sürüş ve diğer teknolojiler, bilgi işlem gücü için daha yüksek gereksinimler ortaya koydu" dedi. "Yeni işlemci üretim teknolojisi olmadan insan uygarlığı ayakta kalacaktır."
Örnek olarak otonom sürüş teknolojisini ele alalım, artık yolda otonom araçları kullanabilsek de, güvendiği akıllı çipin fiyatının hala on binlerce dolar kadar yüksek olduğunu söylemeliyiz. Açıkçası bu gerçekçi değil. 5nm işlem teknolojisinin ortaya çıkması, umarız bu maliyeti önemli ölçüde azaltacaktır.
Başka bir örnek olarak, IoT (Nesnelerin İnterneti) sensör cihazlarının sürekli olarak gerçek zamanlı veri akışları toplamaları gerekir, bu nedenle çevrimiçi kalmaları ve bunu yapmak için yüksek performanslı işlemcilere de güvenmeleri gerekir.
IBM Semiconductor Research Group'un başkan yardımcısı Mukesh Khare, bunun kapsamlı bir değerlendirmesini yapıyor: "Moore Yasasından türetilen ultra yüksek ekonomik değer şüphe götürmez. Anahtar Verimliliğin iyileştirilmesi ve değer yaratılması, geleneksel ölçek büyütme yönteminden ziyade mimarinin yeniliğine bağlıdır. "
