Хронология закона Мура

Я нахожу невероятным, как количество транзисторов в каждой области продолжает расти. Как это было достигнуто до сих пор? Мое невежество говорит мне, что, если бы ИС были спроектированы должным образом от этапа к этапу, они должны были бы достичь этого намного короче, но в то же время я уверен, что это было огромное количество дополнительных улучшений. Вопрос в том, какие улучшения были? Были ли они все вариации на тему, или совершенно разные улучшения, это, вероятно, было сочетание, но некоторое понимание того, какие улучшения они были, и почему это делается так много маленьких шагов.

В основном это были улучшения в фотолитографии? Или транзисторные / схемотехнические конструкции, которые допускали большую терпимость к несовершенствам? Или усовершенствования материаловедения, которые позволили повысить качество материалов в транзисторах, дорожках и наслоениях? Любые другие аспекты?

Спасибо

Если вы когда-либо работали над серьезно сложным техническим проектом, вы будете знать, что с самого начала невозможно спроектировать что-либо правильно.

Думаю об этом. Если бы пещерные люди только что правильно подумали, то они должны были идти по Луне 100 000 лет назад.

Производство современных полупроводников - это очень сложный бизнес, и он включает в себя так много инженерных задач, которые нужно было преодолеть, чтобы сделать это возможным. Вы не можете преодолеть эти проблемы, просто спроектировав что-то прямо. Единственный способ сделать это - сделать шаги ребенка. Запустите новую технологию. Это не очень хорошо для начала. В процессе будет много недостатков, и урожай будет низким. Постепенно люди разрабатывают, как оптимизировать переменные процесса, чтобы сделать процесс надежным, и получить доход ближе к 100%. Тогда вы делаете еще один шаг ребенка.

В теории нет разницы между теорией и практикой, но на практике это так.

Чтобы перейти от интегральной микросхемы к современному многоядерному процессору, потребовались инновации в:

• Химия: покрытия, ультрачистый рост кристаллов
• Оптика: Как вы фокусируете фотоны, которые больше, чем функции, которые вы делаете? Как вы генерируете источник света достаточно яркий и на короткой длине волны вам нужно. Этот источник света может быть одним из крупнейших потребителей энергии в полупроводниковой фабрике.
• Механические аспекты: методы полировки кремниевых пластин ультраплоскими . Точная регистрация (позиционирование) пластин для повторных экспозиций.
• Компьютеры: вам нужен мощный компьютер, чтобы проектировать мощный процессор. Словить 22.
• Строительство: чтобы построить эти вещи надежно и экономично, нужно было построить очень сложные и дорогие фабрики.

«они должны были получить это намного быстрее»

В самом деле? Прошло всего 53 года с тех пор, как в 1959 году была запатентована первая интегральная схема. Это удивительно быстро, учитывая, что люди существуют уже сотни тысяч лет, и большую часть этого времени они вообще не достигли прогресса в интегральных схемах.

Одно из улучшений не электронное, а скорее оптическое. Степлеры для вафель, которые используются для проецирования рисунков для различных слоев на фоторезисты пластин, используют оптические линзы. В 80-х годах, когда размеры элементов составляли несколько микрон, были опасения, что при размерах элементов ниже 400 нм (предел для видимого света) используемой оптической системы больше не будет достаточно.

Сегодня у нас есть размеры элементов до 22 нм, и степперы по-прежнему используют оптику для передачи рисунков. Но не оптика 80-х, они не были достаточно хороши для такого рода разрешения.

Это очень конкурентная отрасль. Если бы в 1985 году какая-нибудь компания могла бы сделать 100 нм устройства, они бы это сделали. Именно из-за этой конкурентоспособности закон Мура продолжает действовать.

Сокращение линейных размеров в 2 раза - это не одно. Необходимо продвинуться вперед по ряду направлений, чтобы сделать возможным получение реальных фишек. Как упомянул Стивен, одним из технологических ограничений была фотолитография, но было много других. Я не дизайнер чипов и не потрясающий, поэтому я не знаю всех деталей. Я знаю, что огромные инвестиции в новый потрясающий процесс. Обычно компании создают совершенно новые фабрики для нового процесса, потому что это не так просто, как просто заменить одну машину лучшей. Одна только обработка воздуха - большая проблема, и есть много других.

Изготовление меньших транзисторов - это только часть изготовления меньших чипов. Вы должны учитывать электрические свойства транзисторов, поскольку они становятся меньше. Увеличивается рассеивание на единицу площади, что понижает рабочее напряжение, но это дает более низкое соотношение между током включения и выключения FET. Это, в свою очередь, приводит к увеличению тока утечки, что увеличивает опасное рассеивание. Необходима лучшая теплопроводность к корпусу, лучшая теплоотдача на плате и т. Д. Это продолжается и продолжается со многими взаимодействующими параметрами.

Я достаточно взрослый, чтобы помнить несколько «барьеров», где базовая физика якобы говорила, что мы не можем идти дальше, и закон Мура был обречен на провал. Каждый раз умные люди находили способ сделать что-то другое, чтобы обойти физику. Я сам не знаю достаточно, чтобы иметь представление о том, когда темп продвижения замедлится. Наблюдая за этим процессом с середины 1970-х годов, я был действительно впечатлен тем, сколько циклов закона Мура уже было, и как сильно вычислительные технологии изменились за долю жизни.

1. Экономика диктует новый процесс изготовления пластин каждые 2 года. Новое оборудование стоит миллиарды, в то время как процесс строительства и настройки и проектирования требуют времени для оптимизации высоких урожаев, а затем должны амортизироваться в процессе производства. Intel и IBM являются лидерами в этой игре с патентами на исследования и разработки и технологическими возможностями.
2. Изменения конструкции включают в себя флэш-память, переходящую с двоичного уровня на N уровней квантования, поэтому при использовании DAC <> АЦП можно получить log N большей плотности на ячейку, но это добавило накладные расходы и большие кодеки ECC. все остальные области также улучшились.

3. Теперь IBM изобрела ячейки ОЗУ, для изготовления чипов по 150 ТБ которых может потребоваться от 5 до 10 лет, с использованием 1-6 атомов до 12 атомов с использованием антиферромагнитной кристаллической решетки.

4. Улучшения включают в себя множество материальных изменений, таких как;

   • напряженный кремний, введенный по технологии 90 нм в 2003 году
   • основанные на гафнии металлические ворота (HKMG)

Слишком много изменений, чтобы подвести итог реализации закона Мура, но это достигается в каждом слое и отделе; финансирование, исследования, дизайн, архитектура, производство, материалы, процессы, резервирование и исправление ошибок.

Забавно, это не закон физики, а просто своеобразная схема роста или усадки в зависимости от того, как вы на это смотрите.

Гордону Муру 83 года, он в отставке / почетный председатель, соучредитель и бывший председатель совета директоров и корпорация Intel.

добавленной

Огромная часть роста процессоров должна быть обеспечена сокращением затрат на $ / ГБ оперативной памяти. В дополнение к плотности площади, иерархической архитектуре существуют десятки других факторов, таких как сокращение времени цикла со 100 часов до 36 часов в 90-х годах для изготовления каждого чипа.

Крупные азиатские компании памяти конкурируют и продолжают преуспевать в этой области. В этой статье подробно описаны некоторые интересные причины, которые имеют отношение к вызовам «закона Мура» и памяти.