Intel: Att hålla sig till Moores lag blir en utmaning

Intel kommer att utveckla Moores lag under överskådlig framtid, men det blir allt mer utmanande att spångeometrin krympas, enligt en företagsledare.

Moores lag bygger på en teori om att antalet transistorer som kan placeras på kisel fördubblas vartannat år, vilket ger fler funktioner på chips och ger hastighet ökar. Med hjälp av Moores lag som baslinje har Intel i årtionden lagt till fler transistorer samtidigt som storleken och kostnaden för ett chip minskas.

Intel

Men eftersom chips blir mindre är det svårare idag att hålla takt med Moores lag, än vad det var för många år tidigare, säger William Holt, vice vd och chef för Intels Technology Manufacturing Group, under ett tal vid Jeffries Global Technology, Media och Telecom Conference i veckan.

"Är vi närmare ett slut än vi var för fem år sedan? är vi till den punkten där vi realistiskt kan förutsäga det ändamålet, vi tror inte det. Vi är övertygade om att vi ska fortsätta att tillhandahålla de grundläggande byggstenarna som möjliggör förbättringar av elektroniska enheter, säger Holt. slutet av branschens förmåga att skala upp chips i storlek har "varit ett ämne på allas sinnen i årtionden", menade Holt, men avstod argument från observatörer och branschledare att Moores lag var död. Några förutsägelser om lagen var kortsiktiga, och paradigmet kommer att fortsätta att gälla när Intel skala ner chipstorlekar, säger Holt.

Intel

"Jag är inte här för att berätta för mig att jag vet vad som ska hända 10 år från nu. Det här är alltför komplicerat ett utrymme. I alla fall för de närmaste generationerna är vi övertygade om att vi inte ser slutet kommer, säger Holt och talar om generationer av tillverkningsprocesser.

Moores lag var först grundades 1965 av Gordon Moore, som grundade Intel i 1968 och blev till sist vd 1975. Den ursprungliga lagen om lagstiftning, publicerad i elektronikbladet 1965, fokuserade på ekonomin relaterad till kostnad per transistor, vilket skulle komma ner med skalning. "Det faktum att nu när vi tittar på framtiden är Moores lagarekonomins ekonomi … är under stor stress är förmodligen lämplig eftersom det är fundamentalt vad du levererar. Du levererar en kostnadsförmån varje generation, "Sa Holt.

Men Holt sa att tillverkningen mindre marker med fler funktioner blir en utmaning eftersom chips kan vara känsligare för en "bredare klass av defekter". Känsligheten och mindre variationer ökar, och mycket detaljerad information krävs.

"När vi gör saker mindre är det ansträngningarna som krävs för att få dem att fungera, allt svårare," sa Holt. "Det finns bara fler steg, och varje steg behöver ytterligare ansträngningar för att optimera."

För att kompensera för utmaningarna i skalning har Intel lita på nya verktyg och innovationer.

"Vad har blivit lösningen på detta är nyskapande. Inte bara enkel skalering som det var de första 20 åren eller så, men varje gång du nu går igenom en ny generation måste du göra något eller lägga till något för att möjliggöra den skalan eller förbättringen att fortsätta ", sa Holt.

Intel

Intel har den mest avancerade tillverkningstekniken i branschen idag och var den första som implementerade många nya fabriker. Intel tillsatte ansträngt kisel på 90-nanometer- och 65-nanometerprocesserna, vilket förbättrade transistorns prestanda, och sedan tillsattes gateoxidmaterial, även kallad högkalimetallgate, på 45 nm och 32 nm processer.

Intel bytte transistorstruktur till 3D-form på 22 nm-processen för att fortsätta krympande chips. De senaste 22 nm-chipsen har transistorer placerade ovanpå varandra, vilket ger en 3D-design, snarare än bredvid varandra, vilket var fallet i tidigare tillverkningsteknologier.

Intel har tidigare gjort marker för sig själv, men de senaste två åren har öppnat sina tillverkningsanläggningar för att göra chips på ett begränsat sätt för företag som Altera, Achronix, Tabula och Netronome. Förra veckan utsåg Intel tidigare tillverkningschef Brian Krzanich till VD, och skickade en signal om att det skulle kunna försöka tjäna pengar på sina fabriker genom att ta på sig större chip-making-kontrakt. Apples namn har blivit omtalt som en av Intels möjliga kunder.

För Intel är framstegen inom tillverkningen också förenlig med företagets marknadsbehov. Med försvagningen av PC-marknaden har Intel gjort att man släppte effektiva Atom-chips för tabletter och smartphones baserat på den senaste tillverkningsteknologin som en prioritet. Intel förväntas börja leverera Atom-chips gjorda med 22-nm-processen senare i år, följt av chips gjorda med 14-nm-processen nästa år.

Intel denna vecka sa kommande 22-nanometer Atom-chips baserat på en ny Arkitekturen kallad Silvermont kommer att vara upp till tre gånger snabbare och fem gånger mer energieffektiv än föregångare som gjorts med hjälp av den äldre 32-nm-processen. Atomchipsna inkluderar Bay Trail, som kommer att användas i tabletter senare i år; Avoton för servrar; och Merrifield, på grund av nästa år, för smartphones. Intel försöker komma ikapp med ARM, vars processorer används i de flesta smartphones och tabletter idag.

Processen med att skala ner chipstorlekarna kommer att kräva massor av idéer, varav många tar form i universitetsforskning som finansieras av chip makers och halvledarindustriorganisationer, sade Holt. Några av idéerna kretsar kring nya transistorstrukturer och även material som ersätter traditionellt kisel. "

" "Strain är ett exempel vi gjorde tidigare, men det är säkert en möjlighet att använda germanium istället för kisel., att gå till III-V material ger fördelar, "sade Holt. "Och då finns det nya enheter som utvärderas liksom olika former av integration."

Familjen av III-V-material innehåller galliumarsenid.

Forskning pågår också till företag som IBM, som undersöker grafenprocessorer, kolnanorör och optiska kretsar i kiselprocessorer.

Den amerikanska regeringens National Science Foundation leder en ansträngning som heter "Vetenskap och teknik bakom Moores lag" och finansierar forskning om tillverkning, nanoteknik, multicore-chips och nya teknologier som kvant computing.

Intel

Ibland gör inte omedelbara förändringar en bra ide, sade Holt och pekade på Intels 1 -övergång till kopparkopplingen på 180 nm-processen. Intel var en sen förare till koppar, vilket Holt sa var det rätta beslutet vid den tiden. "" Den utrustningssatsen var inte mogen nog då. Människor som flyttade [tidigt] kämpade kraftigt ", sa Holt, och tillade att Intel också gjorde ett sent drag till neddrivningslitografi, vilket räddade företaget miljoner amerikanska dollar.

När Intel flyttade till nedsänkningslithografi var övergången smidig, medan de tidiga adoptrarna kämpade.

Nästa stora drag för chip tillverkare är 450 mm wafers, vilket gör att fler marker kan tillverkas i fabriker till lägre kostnad. Intel investerade i juli förra året 2,1 miljarder dollar i ASML, en verktygstillverkare, för att möjliggöra mindre chipkretsar och större wafers. Efter Intels ledning investerade TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) och Samsung även i ASML. Några av TSMCs kunder inkluderar Qualcomm och Nvidia, vilka designchips baseras på ARM-processorer.

Intels investering i ASML var också knutet till utvecklingen av verktyg för implementering av EUV (extrem ultraviolett) teknik, vilket gör det möjligt för fler transistorer att klämma på kisel. EUV förkortar det våglängdsintervall som krävs för att överföra kretsmönster på silikon genom att använda masker. Det gör det möjligt att skapa finare bilder på skivor, och chips kan bära mer transistorer. Tekniken ses som kritisk för fortsättningen av Moores lag.

Holt kunde inte förutsäga när Intel skulle flytta till 450 millimeter wafers och hoppades att det skulle komma i slutet av decenniet. EUV har visat sig utmanande, sade han och tillade att det finns tekniska problem att arbeta igenom innan det genomförs.

Inte desto mindre var Holt övertygad om Intels förmåga att skala ner och förbli framför konkurrenter som TSMC och GlobalFoundries, som försöker komma ikapp med tillverkning med implementering av 3D-transistorer i respektive 16 nm och 14 nm processer år. Men Intel går vidare till andra generationen 3D-transistorer och till skillnad från sina rivaler, krympar också transistorn, vilket kommer att ge den en tillverkningsfördel.

Holt sa, "Eftersom de har varit ganska ärliga och öppna de kommer att pausa området skalning, de kommer inte att uppleva kostnadsbesparingar. Vi kommer att fortsätta att ha en betydande kant i transistorns prestanda. "