IBM zadbał o przedłużenie obowiązywania prawa Moore’a - litografia w 7 nm

Rok temu IBM poinformował o przeznaczeniu 3 miliardów dolarów na badania nad technologiami, które pozwolą pchnąć dalej stopień integracji układów elektronicznych. Oprócz haseł takich jak grafen, fotonika krzemowa, tranzystory ultraniskiej mocy, padło również hasło 7 nm. I oto mamy pierwsze efekty - IBM pochwalił się stworzeniem pierwszych układów, które wykorzystują proces produkcyjny 7 nm, a także technologię litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV) i germanek krzemu (SiGe) jako materiał w kanałach tranzystora.

7 nm to dwa razy mniej niż dzisiejsze 14 nm, ale lepszym przykładem na to, jak dużym wyzwaniem jest taki proces produkcyjny, będzie porównanie z ludzkim DNA. Średnica wstęgi DNA wynosi 2,5 nm. Na powierzchni podobnej rozmiarem do ludzkiego paznokcia da się umieścić nawet 20 miliardów tranzystorów.

Proces 7 nm został osiągnięty, ale nie oznacza to, że w pełni ujarzmiony. Sam IBM zakłada, że na pełne wdrożenie technologii, w tym litografii EUV, poczekamy do końca bieżącej dekady. Podobne ramy czasowe ma Intel i TSMC, a to oznacza, że i w ich laboratoriach osiągnięto już podobny poziom zaawansowania, tylko IBM postarał się, by być pierwszym, który to ogłosi.

Plan rozwoju technologii IBM

Na razie powszechnie stosowane są procesy 22 i 14 nm (obecnie szczytowe osiągnięcie), dopiero zmierzamy do komercjalizacji technologii 10 nm. Nad rozwojem technologii 7 nm IBM pracuje wraz z inżynierami Samsunga oraz GLOBALFOUNDRIES. Formalnie dział mikroelektroniki IBM jest częścią GLOBALFOUNDRIES - proces przejęcia zakończył się z początkiem lipca. Zespół wykorzystuje infrastrukturę udostępnioną przez kompleks nanotechnologii na terenie instytutu SUNY (State University of New York) w Albany.

Zwiększenie stopnia integracji (skala 7 nm, wysokość finów, która determinuje ostęp między warstwami, 30 nm) oznacza około 50% lepiej wykorzystaną powierzchnię układu w stosunku do procesu 10 nm. A to oznacza, że po wprowadzeniu tej technologii do procesorów IBM POWER osiągniemy 50% poprawę stosunku wydajność na 1 W mocy.

Wprowadzenie technologii EUV i germanku krzemu jest w przypadku 7 nm procesu nieodzowne. Ten typ litografii (która nadal sprawia problemy inżynierom, a zejście do poziomu 7 nm oznacza, że IBM jeszcze lepiej go opanował) konieczny jest do uzyskania pożądanego stopnia integracji. Z kolei germanek krzemu zapewnia wyższe niż w przypadku czystego krzemu przewodnictwo. Przy skali 7 nm zwykły krzem byłby niewystarczalny.  

Pierwszymi beneficjentami technologii będzie świat technologii chmurowych i big data, czyli te miejsca gdzie przetwarzane są naprawdę ogromne ilości informacji. A także świat technologii mobilnych i rozwiązań związanych ze sztuczną inteligencją.

Na razie informację o 7 nm procesie należy traktować jako dowód, że technologia może nadal się rozwijać. IBM będzie musiał pokonać jednak fundamentalną przeszkodę, jaką są rosnące koszty produkcji wraz ze wzrostem stopnia integracji. Na razie dostępne są układy IBM POWER 8, czekamy na premierę IBM POWER 8+ w technologii 14 nm. Dlatego POWER 9 to realna, ale jeszcze nieco odległa przyszłość.

Źródło: IBM