Intel: Mit dem Mooreschen Gesetz Schritt halten wird zur Herausforderung

Intel wird das Mooresche Gesetz auf absehbare Zeit vorantreiben, aber die Einhaltung der Vorschriften wird immer anspruchsvoller, da die Chip-Geometrien laut Unternehmensleitung schrumpfen.

Das Mooresche Gesetz basiert auf der Theorie, dass sich die Anzahl der Transistoren, die auf Silizium platziert werden können, alle zwei Jahre verdoppelt, was mehr Features auf Chips bringt und Geschwindigkeitssteigerungen ermöglicht. Unter Verwendung des Mooreschen Gesetzes als Grundlage hat Intel seit Jahrzehnten mehr Transistoren hinzugefügt und gleichzeitig die Größe und die Kosten eines Chips reduziert. Die Fortschritte bei der Herstellung helfen Smartphones, Tablets und PCs schneller und energieeffizienter zu machen.

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Aber wenn Chips kleiner werden, ist die Einhaltung des Mooreschen Gesetzes heute vielleicht schwieriger als in früheren Jahren, sagte William Holt, Executive Vice President und General Manager der Intel Technology Manufacturing Group, während einer Rede auf der Jeffries Global Technology, Medien und Telecom Konferenz in dieser Woche.

"Sind wir näher an einem Ende als vor fünf Jahren? Natürlich. Aber Englisch: www.mjfriendship.de/en/index.php?op…27&Itemid=47 Wir sind zuversichtlich, dass wir weiterhin die grundlegenden Bausteine ​​bereitstellen werden, die Verbesserungen bei elektronischen Geräten ermöglichen ", sagte Holt Das Ende der Fähigkeit der Industrie, Chips in der Größe zu verkleinern, sei "seit Jahrzehnten ein Thema in allen Köpfen", sagte Holt, wies jedoch die Argumente von Beobachtern und Branchenführern zurück, dass Moores Gesetz tot sei. Einige Vorhersagen über das Gesetz seien kurzsichtig, und das Paradigma werde weiterhin gelten, wenn Intel die Chipgrößen herunterskaliert, sagte Holt.

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"Ich bin nicht hier, um dir zu sagen, dass ich weiß, was passieren wird In 10 Jahren ist das viel zu kompliziert, zumindest für die nächsten Generationen sind wir zuversichtlich, dass das Ende nicht kommen wird ", sagte Holt und sprach über Generationen von Herstellungsprozessen.

Moores Gesetz war das erste Gegründet im Jahr 1965 von Gordon Moore, der 1968 Mitbegründer von Intel war und schließlich 1975 CEO wurde. Der ursprüngliche Aufsatz über das Gesetz, der 1965 im Elektronikmagazin veröffentlicht wurde, konzentrierte sich auf die mit Kosten verbundenen Kosten pro Transistor, die kommen würden down with scaling.

"Die Tatsache, dass wir jetzt in die Zukunft schauen, die Ökonomie des Mooreschen Gesetzes … unter beträchtlichem Stress steht, ist wahrscheinlich angemessen, weil das grundlegend ist, was Sie liefern. Sie liefern einen Kostenvorteil jeder Generation, "Holt sagte.

Aber Holt sagte diese Herstellung kleinere Chips mit mehr Funktionen werden zu einer Herausforderung, da Chips für eine "breitere Klasse von Defekten" empfindlicher sein könnten. Die Empfindlichkeiten und geringfügigen Variationen nehmen zu, und es ist viel Aufmerksamkeit für Details erforderlich.

"Wenn wir die Dinge kleiner machen, wird die Anstrengung, die nötig ist, um sie tatsächlich zu arbeiten, zunehmend schwierig", sagte Holt. "Es gibt nur noch wenige Schritte und jeder einzelne dieser Schritte erfordert zusätzlichen Optimierungsaufwand."

Um die Herausforderungen bei der Skalierung zu kompensieren, vertraut Intel auf neue Tools und Innovationen.

"Was ist die Lösung dafür? Innovation ist nicht nur einfache Skalierung, wie es in den ersten 20 Jahren oder so war, aber jedes Mal, wenn Sie eine neue Generation durchlaufen, müssen Sie etwas tun oder etwas hinzufügen, um diese Skalierung oder diese Verbesserung zu ermöglichen ", sagte Holt.

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Intel hat heute die fortschrittlichste Fertigungstechnologie in der Branche und hat als erstes Unternehmen viele neue Fabriken implementiert. Intel fügte verspanntes Silizium bei den 90-Nanometer- und 65-Nanometer-Prozessen hinzu, was die Transistorleistung verbesserte und dann Gate-Oxid-Material - auch High-k-Metall-Gate genannt - bei den 45-nm- und 32-nm-Prozessen hinzufügte Intel hat beim 22-nm-Prozess die Transistorstruktur in 3D-Form geändert, um die Chips weiter schrumpfen zu lassen. Die neuesten 22-nm-Chips weisen Transistoren auf, die übereinander angeordnet sind, wodurch sie ein 3D-Design statt nebeneinander bilden, was bei früheren Herstellungstechnologien der Fall war.

Intel hat in der Vergangenheit Chips für sich selbst gemacht, aber in den letzten zwei Jahren hat er seine Produktionsstätten geöffnet, um Chips für Unternehmen wie Altera, Achronix, Tabula und Netronome zu produzieren. Letzte Woche ernannte Intel den ehemaligen Chef der Fertigungsindustrie, Brian Krzanich, zum CEO, der ein Signal gab, dass er versuchen könnte, seine Fabriken zu monetarisieren, indem er größere Aufträge über die Chipherstellung übernahm. Apples Name wurde als einer von Intels möglichen Kunden bekannt.

Für Intel korrelieren die Fortschritte in der Fertigung auch mit den Marktbedürfnissen des Unternehmens. Mit der Abschwächung des PC-Marktes hat Intel die Einführung von stromsparenden Atom-Chips für Tablets und Smartphones auf Basis der neuesten Fertigungstechnologien Priorität eingeräumt. Es wird erwartet, dass Intel im nächsten Jahr mit dem 22-nm-Prozess hergestellte Atom-Chips versenden wird, gefolgt von Chips, die im nächsten Jahr im 14-nm-Verfahren hergestellt werden.

Intel hat diese Woche kommende 22-Nanometer-Atom-Chips auf Basis eines neuen Chips angekündigt Die Architektur namens Silvermont wird bis zu drei Mal schneller und fünf Mal energieeffizienter sein als die Vorgänger, die mit dem älteren 32-nm-Prozess hergestellt wurden. Die Atom-Chips enthalten Bay Trail, die später in diesem Jahr in Tabletten verwendet werden; Avoton für Server; und Merrifield, für nächstes Jahr, für Smartphones. Intel versucht, mit ARM Schritt zu halten, dessen Prozessoren heute in den meisten Smartphones und Tablets zum Einsatz kommen.

Der Prozess der Verkleinerung von Chipgrößen erfordert viele Ideen, von denen viele in der Universitätsforschung durch Chiphersteller finanziert werden und Branchenverbände der Halbleiterindustrie, sagte Holt. Einige der Ideen drehen sich um neue Transistorstrukturen und auch Materialien, die herkömmliches Silizium ersetzen.

"Spannung ist ein Beispiel, das wir in der Vergangenheit gemacht haben, aber die Verwendung von Germanium anstelle von Silizium ist sicherlich eine Möglichkeit, die erforscht wird. Noch exotischer, zu III-V-Material zu gehen, bietet Vorteile ", sagte Holt. "Und dann gibt es neue Geräte, die evaluiert werden, ebenso wie verschiedene Formen der Integration."

Die Familie der III-V-Materialien umfasst Galliumarsenid.

Auch bei Unternehmen wie IBM, die gerade forschen, wird geforscht Graphen-Prozessoren, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und optische Schaltkreise in Silizium-Prozessoren.

Die National Science Foundation der US-Regierung führt eine Initiative mit dem Titel "Science and Engineering hinter dem Moore'schen Gesetz" durch und finanziert Forschung zu Herstellung, Nanotechnologie, Multicore-Chips und aufkommenden Technologien wie Quanten Computing.

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Manchmal ist es nicht gut, nicht sofort Änderungen vorzunehmen, sagte Holt und wies auf Intels 1 Übergang zum Kupfer-Interconnect im 180-nm-Prozess hin. Intel war ein Spätzünder zu Kupfer, was laut Holt damals die richtige Entscheidung war.

"Dieser Ausrüstungssatz war zu diesem Zeitpunkt nicht ausgereift genug. Menschen, die sich [früh] bewegten, kämpften mächtig," sagte Holt. Er fügte hinzu, dass Intel auch einen späten Schritt in die Immersionslithografie machte, was dem Unternehmen Millionen von US-Dollar ersparte.

Als Intel zur Immersionslithographie überging, war der Übergang reibungslos, während die ersten Anwender Schwierigkeiten hatten.

Der nächste große Schritt für Chip-Hersteller sind 450-mm-Wafer, mit denen mehr Chips in Fabriken zu geringeren Kosten hergestellt werden können. Intel hat im Juli letzten Jahres 2,1 Milliarden US-Dollar in ASML, einen Werkzeughersteller, investiert, um kleinere Chip-Schaltungen und größere Wafer zu ermöglichen. Nach der Führung von Intel investierten TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) und Samsung ebenfalls in ASML. Zu den Kunden von TSMC gehören Qualcomm und Nvidia, die auf ARM-Prozessoren basierende Chips entwickeln.

Intels Investition in ASML war auch an die Entwicklung von Werkzeugen zur Implementierung der EUV-Technologie (Extreme Ultraviolet) gebunden, die es ermöglicht, mehr Transistoren zu stapeln Silizium. EUV verkürzt den Wellenlängenbereich, der erforderlich ist, um Schaltungsmuster auf Silizium unter Verwendung von Masken zu übertragen. Dies ermöglicht die Erzeugung feinerer Bilder auf Wafern, und Chips können mehr Transistoren tragen. Die Technologie wird als entscheidend für die Fortdauer des Mooreschen Gesetzes angesehen.

Holt konnte nicht vorhersagen, wann Intel auf 450-Millimeter-Wafer umsteigen würde, und hoffte, dass es bis zum Ende des Jahrzehnts kommen würde. EUV habe sich als herausfordernd erwiesen, fügte er hinzu und fügte hinzu, dass es technische Probleme gibt, die vor der Implementierung durchgingen.

Dennoch war Holt zuversichtlich, dass Intel in der Lage sein wird, die Konkurrenz hinter sich zu lassen und Konkurrenten wie TSMC und GlobalFoundries hinterherzuhinken, die mit der Implementierung von 3D-Transistoren in ihren 16-nm- bzw. 14-nm-Prozessen nachholen wollen Jahr. Aber Intel entwickelt sich zur zweiten Generation von 3D-Transistoren und im Gegensatz zu seinen Konkurrenten schrumpft auch der Transistor, was ihm einen Fertigungsvorteil verschaffen wird.

Über Intels Konkurrenten sagte Holt: "Da sie ziemlich ehrlich und offen sind Wenn Sie die Bereichs-Skalierung pausieren, werden keine Kosten eingespart. Wir werden weiterhin einen wesentlichen Vorteil bei der Transistor-Performance haben. "