Intel: stare al passo con la legge di Moore sta diventando una sfida

Intel promuoverà la legge di Moore per il prossimo futuro, ma stare al passo con le sfide sta diventando più difficile con le geometrie dei chip ridotte, secondo un dirigente della compagnia. > La legge di Moore si basa su una teoria secondo cui il numero di transistor che possono essere immessi sul silicio raddoppia ogni due anni, il che porta più funzionalità sui chip e aumenta la velocità. Utilizzando la legge di Moore come riferimento, Intel per decenni ha aggiunto più transistor riducendo al contempo le dimensioni e il costo di un chip. I progressi della produzione aiutano a rendere smartphone, tablet e PC più veloci e più efficienti.

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Ma man mano che i chip si riducono, mantenere il passo con la legge di Moore è forse più difficile oggi di quanto non fosse negli anni passati, ha detto William Holt, vice presidente esecutivo e direttore generale del Intel Manufacturing Group di Intel, durante un discorso alla Global Conference di Jeffries Global Technology, Media e Telecom.

"Siamo più vicini a una fine rispetto a cinque anni fa? Siamo al punto in cui possiamo realisticamente prevedere questo fine, non lo pensiamo, siamo fiduciosi che continueremo a fornire gli elementi costitutivi di base che consentono miglioramenti nei dispositivi elettronici ", ha detto Holt. La fine della capacità del settore di ridimensionare i chip in termini di dimensioni è "stata un argomento nella mente di tutti per decenni", ha detto Holt, ma ha respinto le argomentazioni di osservatori e dirigenti del settore che la legge di Moore era morta. Alcune previsioni sulla legge erano miopi e il paradigma continuerà ad applicarsi mentre Intel ridimensiona le dimensioni dei chip, ha detto Holt.

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"Non sono qui per dirti che so cosa accadrà 10 anni da oggi: è uno spazio troppo complicato, almeno per le prossime generazioni siamo fiduciosi di non vedere arrivare la fine ", ha detto Holt parlando di generazioni di processi produttivi.

La legge di Moore è stata la prima fondato nel 1965 da Gordon Moore, che ha co-fondato Intel nel 1968 e che alla fine è diventato amministratore delegato nel 1975. Il documento originale sulla legge, pubblicato sulla rivista Electronics nel 1965, si concentrava sull'economia relativa al costo per transistor, che sarebbe venuto

"Il fatto che ora guardiamo al futuro, l'economia della Legge di Moore … è sotto stress considerevole è probabilmente appropriato perché è fondamentalmente quello che stai offrendo. Stai offrendo un vantaggio in termini di costi per ogni generazione, "Holt ha detto.

Ma Holt ha detto che la produzione chip più piccoli con più caratteristiche diventano una sfida poiché i chip potrebbero essere più sensibili a una "più ampia classe di difetti". Le sensibilità e le variazioni minori aumentano e viene richiesta molta attenzione ai dettagli.

"Man mano che riduciamo le cose, lo sforzo necessario per farle funzionare effettivamente è sempre più difficile", ha affermato Holt. "Ci sono solo più passaggi e ciascuno di questi passaggi richiede uno sforzo supplementare per l'ottimizzazione."

Per compensare le sfide nel ridimensionamento, Intel ha fatto affidamento su nuovi strumenti e innovazioni.

"Qual è stata la soluzione a questo è innovazione, non solo un semplice ridimensionamento come lo erano i primi 20 anni o giù di lì, ma ogni volta che passi attraverso una nuova generazione, devi fare qualcosa o aggiungere qualcosa che permetta di scalare o migliorare quel miglioramento ", ha detto Holt.

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Intel ha oggi la tecnologia di produzione più avanzata del settore ed è stata la prima a implementare molte nuove fabbriche. Intel ha aggiunto silicio deformato sui processi a 90 nanometri e 65 nanometri, che ha migliorato le prestazioni dei transistor e ha quindi aggiunto materiale a ossido di gate, chiamato anche gate metallico ad alta k sui processi a 45 nm e a 32 nm.

Intel ha modificato la struttura dei transistor in formato 3D sul processo a 22 nm per continuare a ridurre i chip. Gli ultimi chip da 22 nm hanno transistor posizionati uno sopra l'altro, dandogli un design 3D, piuttosto che uno accanto all'altro, come nel caso delle precedenti tecnologie di produzione.

Intel in passato ha realizzato chip per se stessa, ma negli ultimi due anni ha aperto le sue strutture produttive per produrre chip su base limitata per aziende come Altera, Achronix, Tabula e Netronome. La scorsa settimana Intel ha nominato l'ex direttore di produzione Brian Krzanich al CEO, inviando un segnale che potrebbe tentare di monetizzare le sue fabbriche assumendo maggiori contratti di chip-making. Il nome di Apple è stato definito come uno dei possibili clienti di Intel.

Per Intel, i progressi della produzione sono correlati anche alle esigenze del mercato dell'azienda. Con l'indebolimento del mercato dei PC, Intel ha reso prioritaria la distribuzione di chip Atom efficienti dal punto di vista energetico per tablet e smartphone basati sulle più recenti tecnologie di produzione. Intel dovrebbe iniziare a spedire chip Atom realizzati con il processo a 22 nm entro la fine dell'anno, seguiti dai chip realizzati con il processo a 14 nm l'anno prossimo.

Intel questa settimana ha annunciato i prossimi chip Atom a 22 nanometri basati su un nuovo l'architettura denominata Silvermont sarà tre volte più veloce e cinque volte più efficiente rispetto ai precedenti realizzati con il precedente processo a 32 nm. I chip Atom includono Bay Trail, che sarà utilizzato in tablet alla fine di quest'anno; Avoton per server; e Merrifield, il prossimo anno, per gli smartphone. Intel sta cercando di mettersi al passo con ARM, i cui processori sono oggi utilizzati nella maggior parte degli smartphone e dei tablet.

Il processo di ridimensionamento delle dimensioni dei chip richiederà molte idee, molte delle quali stanno prendendo forma nella ricerca universitaria finanziata dai produttori di chip e le associazioni dell'industria dei semiconduttori, Holt ha detto. Alcune idee ruotano intorno a nuove strutture a transistor e anche a materiali per sostituire il silicio tradizionale.

"Il ceppo è un esempio che abbiamo fatto in passato, ma usare il germanio anziché il silicio è certamente una possibilità che è stata studiata. andare al materiale III-V offre vantaggi ", ha detto Holt. "E poi ci sono nuovi dispositivi che vengono valutati e diverse forme di integrazione."

La famiglia di materiali III-V include arseniuro di gallio.

La ricerca è in corso anche in aziende come IBM, che sta studiando

La National Science Foundation del governo degli Stati Uniti sta conducendo uno sforzo chiamato "Scienza e ingegneria dietro la legge di Moore" e sta finanziando la ricerca su produzione, nanotecnologie, chip multicore e tecnologie emergenti come il quantum. computing.

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A volte, non fare cambiamenti immediati è una buona idea, ha detto Holt, indicando la transizione di Intel del 1 all'interconnessione in rame sul processo a 180 nm. Intel era un ritardatario del rame, che a quel tempo Holt disse che era la decisione giusta.

"Quel set di equipaggiamento non era abbastanza maturo in quel momento. Le persone che si muovevano [in anticipo] lottarono potentemente", disse Holt, aggiungendo che Intel fece anche una mossa tardiva alla litografia ad immersione, che salvò la società milioni di dollari USA.

Quando Intel passò alla litografia ad immersione, la transizione fu agevole, mentre i primi adottanti faticarono.

La prossima grande mossa per i produttori di chip si tratta di wafer da 450 mm, che consentiranno di produrre più chip nelle fabbriche a un costo inferiore. Intel, lo scorso luglio, ha investito 2,1 miliardi di dollari in ASML, un produttore di strumenti, per consentire circuiti di chip più piccoli e wafer più grandi. Seguendo il ruolo di Intel, TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) e Samsung hanno anche investito in ASML. Tra i clienti di TSMC ci sono Qualcomm e Nvidia, che progettano chip basati su processori ARM.

L'investimento di Intel in ASML è stato anche legato allo sviluppo di strumenti per l'implementazione della tecnologia EUV (extreme ultraviolet), che consente di contenere più transistor silicio. EUV accorcia la gamma di lunghezze d'onda richieste per trasferire schemi di circuiti su silicio usando maschere. Ciò consente la creazione di immagini più fini su wafer e le chip possono trasportare più transistor. La tecnologia è considerata fondamentale per il mantenimento della legge di Moore.

Holt non poteva prevedere quando Intel si sarebbe trasferita a wafer da 450 millimetri, e sperava che sarebbe arrivata entro la fine del decennio. L'EUV si è dimostrata difficile, ha detto, aggiungendo che ci sono problemi di ingegneria da superare prima di essere implementato.

Ciononostante, Holt era fiducioso sulla capacità di Intel di ridimensionarsi e di anticipare concorrenti come TSMC e GlobalFoundries, che stanno cercando di raggiungere la produzione con l'implementazione di transistor 3D nei loro processi a 16 nm e 14 nm, rispettivamente, anno. Ma Intel sta avanzando verso la seconda generazione di transistor 3D e, a differenza dei suoi rivali, riduce anche il transistor, il che gli conferisce un vantaggio di produzione.

Parlando dei rivali di Intel, Holt ha detto: "Essendo stati abbastanza onesti e aperti, stanno andando a mettere in pausa il ridimensionamento delle aree, non avranno un risparmio sui costi. Continueremo ad avere un vantaggio sostanziale nelle prestazioni dei transistor. "