Timeline Hukum Moore

Saya merasa luar biasa bagaimana transistor per area terus meningkat. Bagaimana itu bisa dicapai sejauh ini? Ketidaktahuan saya memberi tahu saya bahwa jika IC dirancang dengan baik dari tahap ke tahap, mereka seharusnya mendapatkan sejauh ini dalam waktu yang jauh lebih singkat, tetapi pada saat yang sama saya yakin itu adalah sejumlah besar peningkatan bertahap. Pertanyaannya adalah, perbaikan apa yang mereka lakukan? Jika mereka semua variasi pada tema, atau perbaikan yang sama sekali berbeda, itu mungkin campuran, tetapi beberapa pencerahan tentang apa jenis perbaikan mereka, dan mengapa itu dilakukan dalam kenaikan kecil begitu banyak.

Apakah sebagian besar perbaikan dalam foto-litografi? Atau desain transistor / sirkuit yang memungkinkan toleransi ketidaksempurnaan yang lebih besar? Atau peningkatan ilmu material yang memungkinkan bahan berkualitas tinggi dalam transistor, track, dan layering? Adakah aspek lain?

Terima kasih

Jika Anda pernah bekerja pada proyek teknis yang sangat rumit, Anda akan tahu bahwa pada dasarnya mustahil untuk merancang sesuatu dengan baik sejak awal.

Pikirkan tentang itu. Jika manusia gua baru saja berpikir dengan benar, maka mereka seharusnya berjalan di bulan 100.000 tahun yang lalu.

Memproduksi semikonduktor modern adalah bisnis yang sangat sulit, dan melibatkan begitu banyak tantangan teknik yang harus diatasi untuk memungkinkannya. Anda tidak dapat mengatasi tantangan ini hanya dengan merancang sesuatu yang benar sejak awal. Satu-satunya cara untuk melakukannya adalah dengan mengambil langkah kecil. Dapatkan teknologi baru berjalan. Ini tidak akan baik untuk memulai. Akan ada banyak ketidaksempurnaan dalam proses, dan hasilnya akan rendah. Perlahan orang mencari cara untuk mengoptimalkan variabel proses agar prosesnya andal, dan mendapatkan hasil mendekati 100%. Kemudian Anda mengambil langkah bayi lagi.

Dalam teori, tidak ada perbedaan antara teori dan praktik, tetapi dalam praktiknya ada.

Untuk berkembang dari sirkuit terintegrasi ke CPU multicore saat ini, berinovasi dalam:

• Kimia: pelapis, pertumbuhan kristal ultra murni
• Optik: Bagaimana Anda memfokuskan foton yang lebih besar dari fitur yang Anda buat? Bagaimana Anda menghasilkan sumber cahaya yang cukup cerah dan pada panjang gelombang pendek yang Anda butuhkan. Sumber cahaya itu bisa menjadi salah satu konsumen daya terbesar di semikonduktor hebat.
• Aspek mekanis: teknik untuk memoles wafer silikon ultra datar. Mendaftar (memposisikan) wafer secara akurat untuk paparan berulang.
• Komputasi: Anda memerlukan komputer yang kuat untuk dapat merancang CPU yang kuat. Tangkap 22.
• Konstruksi: Fab luar biasa rumit dan mahal harus dibangun untuk membangun hal-hal ini secara andal dan ekonomis.

"Mereka seharusnya mendapatkan sejauh ini dalam waktu yang jauh lebih singkat"

Betulkah? Sudah 53 tahun sejak sirkuit terintegrasi pertama dipatenkan pada tahun 1959. Itu luar biasa cepat, mengingat manusia telah ada selama ratusan ribu tahun, dan sebagian besar waktu ini mereka tidak membuat kemajuan sama sekali di sirkuit terintegrasi.

Salah satu perbaikannya bukan elektronik, melainkan optik. Stepper Wafer yang digunakan untuk memproyeksikan pola untuk lapisan yang berbeda ke photoresists wafer menggunakan lensa optik. Pada 80-an ketika ukuran fitur dari beberapa mikron adalah umum itu dikhawatirkan bahwa pada ukuran fitur di bawah sekitar 400 nm (batas untuk cahaya tampak) sistem optik yang digunakan tidak akan cukup lagi.

Hari ini kami memiliki ukuran fitur hingga 22 nm, dan stepper masih menggunakan optik untuk mentransfer pola. Tapi bukan optik tahun 80-an, mereka tidak cukup baik untuk resolusi semacam ini.

Ini adalah industri yang sangat kompetitif. Jika beberapa perusahaan dapat membuat perangkat 100 nm pada tahun 1985 mereka akan melakukannya. Justru karena daya saing inilah hukum Moore terus berlaku.

Mengecilkan dimensi linier dengan faktor 2 bukan hanya tentang satu hal. Kemajuan perlu dilakukan pada sejumlah lini untuk membuat chip dunia nyata menguntungkan mungkin. Salah satu batasan teknologi, seperti yang disebutkan Steven, adalah photolithography, tetapi ada banyak lainnya. Saya bukan desainer chip atau hebat jadi saya tidak tahu semua detailnya. Saya tahu bahwa investasi dalam proses ukuran fitur baru yang lebih kecil sangat besar. Biasanya perusahaan membuat fab baru untuk proses baru karena tidak sesederhana hanya mengganti satu mesin dengan yang lebih baik. Penanganan udara saja adalah masalah besar, dan ada banyak lainnya.

Membuat transistor yang lebih kecil hanyalah bagian dari membuat chip yang lebih kecil. Anda harus mempertimbangkan sifat kelistrikan dari transistor karena semakin kecil. Disipasi per area meningkat, yang menurunkan voltase pengoperasian, tetapi memberikan rasio yang lebih rendah antara FET on dan off current. Yang pada gilirannya menaikkan arus kebocoran, yang meningkatkan disipasi yang cukup. Konduktivitas termal yang lebih baik untuk kasus ini diperlukan, dan perpindahan panas yang lebih baik di papan, dll. Ini berlangsung dan berulang dengan banyak parameter yang berinteraksi.

Saya cukup tua untuk mengingat beberapa "penghalang" di mana fisika dasar seharusnya mengatakan bahwa kita tidak bisa melangkah lebih jauh dan hukum Moore ditakdirkan untuk berhenti. Setiap kali orang pintar menemukan cara untuk melakukan sesuatu yang berbeda untuk menyiasati fisika. Saya sendiri tidak cukup tahu untuk memiliki ide yang baik ketika laju kemajuan akan melambat. Setelah menyaksikan proses ini sejak pertengahan 1970-an, saya sangat terkesan betapa banyak siklus hukum Moore telah ada, dan betapa komputasi telah berubah dalam sepersekian seumur hidup.

1. Ekonomi mendikte perubahan proses pembuatan wafer baru setiap 2 tahun. Biaya peralatan baru Miliaran sementara proses dan desain konstruksi & penyetelan membutuhkan waktu untuk mengoptimalkan hasil tinggi dan kemudian harus diamortisasi selama produksi. Intel & IBM adalah pemimpin dalam game ini dengan paten R&D dan kemampuan proses.
2. Perubahan desain mencakup memori flash yang beralih dari tingkat kuantisasi biner ke N sehingga menggunakan DAC <> ADC dapat membuat log N lebih padat per sel, tetapi ini menambahkan overhead dan codec ECC besar. setiap area lainnya juga mengalami peningkatan.

3. IBM sekarang telah menemukan sel-sel RAM yang mungkin memerlukan 5 ~ 10 tahun untuk menghasilkan 150 TB chip dari 1e6 atom menjadi 12 atom menggunakan kisi kristal antiferromagnetik

4. Perbaikan mencakup banyak perubahan material seperti;

   • silikon tegang, diperkenalkan dengan proses 90nm pada tahun 2003
   • gerbang logam tinggi-k hafnium berbasis terakhir (HKMG)

Ada terlalu banyak perubahan untuk meringkas realisasi Hukum Moore, tetapi hal itu dilakukan di setiap lapisan dan departemen; pendanaan, penelitian, desain, arsitektur, fabrikasi, bahan, proses, redundansi dan koreksi kesalahan.

Lucunya, itu bukan hukum Fisika, hanya pola pertumbuhan atau penyusutan yang aneh tergantung bagaimana Anda melihatnya.

Gordon Moore adalah 83, pensiunan / Ketua Emeritus, pendiri dan mantan Ketua dan CEO Intel Corporation.

ditambahkan

Sebagian besar pertumbuhan CPU harus diberikan pada pengurangan biaya $ / GB RAM. Selain kepadatan area, arsitektur hirarkis ada lusinan faktor lain seperti pengurangan waktu siklus dari 100 jam menjadi 36 jam di tahun 90-an untuk membuat setiap chip.

Perusahaan memori besar Asia telah bersaing dan terus berhasil di bidang ini. Artikel ini merinci beberapa alasan menarik yang relevan dengan tantangan "hukum Moore" dan Memori.