7-нм чип IBM удваивает производительность и подтверждает закон Мура до 2018 года

Реклама

Закон Мура - это одно из тех чудес современной жизни, которые мы все считаем само собой разумеющимся, например, продуктовые магазины и стоматология с наркозом.

Вот уже 50 лет компьютерные процессоры удвоение их производительности Что такое закон Мура и какое оно имеет отношение к вам? [MakeUseOf Объясняет]Неудача не имеет ничего общего с законом Мура. Если это была ваша ассоциация, вы путаете ее с законом Мерфи. Тем не менее, вы были недалеко, потому что закон Мура и закон Мерфи ... Читать далее за доллар за квадратный сантиметр каждые 1-2 года. Эта экспоненциальная тенденция подняла нас с 500 флопов (операций с плавающей запятой в секунду) ENIAC до 54 петафлопов для самого мощного суперкомпьютера на сегодняшний день, Тяньхэ-2. Это примерно в десять триллионов раз больше, чем за столетие. Это невероятно для всех.

Это достижение происходило настолько надежно, так долго, что стало мирской истиной в вычислительной технике.

Мы принимаем это как должное.

Вот почему это так страшно, что все может остановиться в ближайшем будущем. Ряд фундаментальных физических ограничений сходятся, чтобы остановить развитие традиционных кремниевых компьютерных чипов. Пока есть

теоретические вычислительные технологии Новейшие компьютерные технологии, которые вы должны увидеть, чтобы поверитьОзнакомьтесь с некоторыми из последних компьютерных технологий, которые призваны преобразить мир электроники и ПК в течение следующих нескольких лет. Читать далее Это может решить некоторые из этих проблем, но факт остается фактом: в настоящее время прогресс замедляется. Дни экспоненциально улучшающихся компьютеров могут подходить к концу.

Но пока не совсем.

Новый прорыв от IBM показывает, что у закона Мура все еще есть ноги. Исследовательская группа, возглавляемая компанией, продемонстрировала прототип процессора с транзисторными компонентами шириной всего 7 нанометров. Это вдвое меньше (и в четыре раза превышает производительность) нынешней 14-нанометровой технологии, что ведет к упадку закона Мура как минимум до 2018 года.

Так как же был достигнут этот прорыв? И когда можно ожидать увидеть эту технологию в реальных устройствах?

Старые Атомы, Новые Уловки

Новый прототип не является производственным чипом, но он был изготовлен с использованием коммерчески масштабируемых технологий который может выйти на рынок в ближайшие несколько лет (есть слухи, что IBM хотела бы, чтобы чип стал главным в 2017-2018. Прототип является продуктом IBM / SUNY, исследовательской лаборатории IMB, которая сотрудничала с Университетом штата Нью-Йорк. Ряд компаний и исследовательских групп сотрудничали в этом проекте, включая SAMSUNG и Global Foundries, компанию, которой является IBM платить примерно 1,3 миллиарда долларов взять на себя убыточное производство чипов.

По сути, исследовательская группа IBM сделала два ключевых улучшения это сделало это возможным: разработка лучшего материала и разработка лучшего процесса травления. Каждый из них преодолевает серьезный барьер на пути развития более плотных процессоров. Давайте посмотрим на каждый из них по очереди.

Лучший материал

Одним из барьеров для меньших транзисторов является просто сокращение количества атомов. 7-нм транзистор имеет компоненты, размер которых составляет всего около 35 атомов кремния. Чтобы ток протекал, электроны должны физически перепрыгивать с орбиты одного атома на орбиту другого. В чистой кремниевой пластине, как это традиционно используется, трудно или невозможно получить достаточный ток для прохождения через такое небольшое количество атомов.

Чтобы решить эту проблему, IBM пришлось отказаться от чистого кремния в пользу использования сплава кремния и германия. Это имеет ключевое преимущество: это увеличивает так называемую «подвижность электронов» - способность электронов течь через материал. Кремний начинает плохо функционировать в масштабе 10 нанометров, что является одной из причин того, что усилия по разработке 10 нм процессоров затормозились. Добавление германия перепрыгивает через этот барьер.

Более тонкое травление

Существует также вопрос о том, как вы на самом деле формируете такие крошечные объекты. Путь компьютерные процессоры Что такое процессор и что он делает?Вычислительные сокращения сбивают с толку. Что такое процессор в любом случае? И нужен ли мне четырехъядерный или двухъядерный процессор? Как насчет AMD или Intel? Мы здесь, чтобы помочь объяснить разницу! Читать далее производятся с использованием чрезвычайно мощных лазеров, а также различной оптики и трафаретов для вырезания мельчайших деталей. Ограничением здесь является длина волны света, которая накладывает ограничение на то, насколько хорошо мы можем вытравить элементы.

В течение длительного времени производство чипов стабилизировалось с использованием аргоново-фторидного лазера с длиной волны 193 нм. Вы можете заметить, что это немного больше, чем у 14-нанометровых функций, которые мы гравировали. К счастью, длина волны не является жестким ограничением разрешения. Можно использовать помехи и другие приемы, чтобы добиться большей точности. Тем не менее, производители чипов исчерпали свои умные идеи, и теперь необходимы серьезные изменения.

IBM взяла эту идею на вооружение источником света EUV (Extreme Ultra Violet) с длиной волны всего 13,5 нм. Это, используя трюки, аналогичные тем, которые мы использовали для фторида аргона, должно дать нам разрешение травления всего на пару нанометров с большей проработкой.

К сожалению, это также требует отбрасывания большей части того, что мы знаем о производстве чипов, а также большей части Технологическая инфраструктура, разработанная для него, одна из причин того, что технология так долго своя.

Эта технология открывает двери для продолжения развития закона Мура вплоть до квантового предела - точки, в которой Квантовая неопределенность вокруг положения электрона больше, чем сам транзистор, что приводит к случайному поведению элементов процессора. Оттуда, действительно новая технология Квантовые компьютеры: конец криптографии?Квантовое вычисление как идея существует уже некоторое время - теоретическая возможность была впервые представлена ​​в 1982 году. За последние несколько лет область приближалась к практичности. Читать далее потребуется продвинуть вычисления дальше.

Следующие пять лет изготовления чипов

Intel все еще изо всех сил пытается произвести жизнеспособный 10-нм процессор. Не исключено, что коалиция IBM может победить их. Если это произойдет, это будет означать, что баланс сил в полупроводниковой промышленности окончательно сместился с Intel.

Будущее закона Мура неопределенно. Однако история заканчивается, она будет бурной. Королевства будут выиграны и потеряны. Будет интересно посмотреть, кто окажется сверху, когда пыль осядет. И в краткосрочной перспективе приятно знать, что неудержимый марш человеческого прогресса не прекратится, по крайней мере, еще несколько лет.

Вы рады более быстрым фишкам? Беспокоитесь о конце закона Мура? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Кредиты изображений: компьютерный микрочип через Shutterstock, «Кремниевая Крода», «Аргон-ионный лазер» «Логотип Intel» от Викимедиа