Intel: أصبح الحفاظ على قانون Moore تحديًا

ستقدم إنتل قانون مور في المستقبل المنظور ، ولكن مواكبة ذلك أصبح أكثر تحديًا مع تقلص هندسة الشرائح ، وفقًا لأحد المسؤولين التنفيذيين بالشركة. > يستند قانون مور إلى نظرية مفادها أن عدد الترانزستورات التي يمكن وضعها على السيليكون يتضاعف كل عامين ، مما يجلب المزيد من الميزات على الرقائق ويوفر تعزيزات السرعة. باستخدام قانون مور كخط أساس ، أضافت شركة Intel لعدة عقود المزيد من الترانزستورات مع تقليل حجم وتكلفة شريحة. ويساعد التقدم في التصنيع على جعل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر أسرع وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

Intel

ولكن مع انخفاض حجم الرقائق ، فإن الحفاظ على سرعة قانون مور ربما يكون أكثر صعوبة اليوم مما كان عليه في السنوات الماضية ، كما يقول ويليام هولت ، نائب الرئيس التنفيذي والمدير العام لمجموعة إنتل تكنولوجي للتصنيع ، خلال خطاب ألقاه في مؤتمر جيفريز العالمي للتكنولوجيا والإعلام والاتصالات هذا الأسبوع.

"هل نحن أقرب إلى النهاية مما كنا عليه قبل خمس سنوات؟ بالطبع. لكن هل نحن حتى النقطة التي يمكننا من خلالها توقع هذه النهاية بشكل واقعي ، نحن لا نعتقد ذلك. نحن واثقون من أننا سنواصل توفير اللبنات الأساسية التي تسمح بالتحسينات في الأجهزة الإلكترونية ، "قال هولت. وقال هولت إن نهاية قدرة الصناعة على تقليص حجم الرقاقات "كانت موضوعا يدور في ذهن الجميع منذ عقود" ، لكنه رفض الحجج التي أبداها المراقبون ومديرو الصناعة الذين قضوا قانون مور. وقال هولت إن بعض التوقعات بشأن القانون كانت قصيرة النظر ، وسيستمر تطبيق النموذج في الوقت الذي تعمل فيه إنتل على خفض أحجام الرقائق.

Intel

"لست هنا لأخبركم بأنني أعرف ما الذي سيحدث وقال هولت متحدثًا عن أجيال من عمليات التصنيع: "بعد 10 سنوات من الآن ، هذا الفضاء معقد جدًا. على الأقل للأجيال القليلة القادمة ، نحن واثقون من أننا لا نرى نهاية للقدوم".

قانون مور كان أولًا تأسست في عام 1965 من قبل جوردون مور ، الذي شارك في تأسيس شركة إنتل في عام 1968 وأصبح الرئيس التنفيذي في نهاية المطاف في عام 1975. وقد ركزت الورقة الأصلية حول القانون ، التي نشرت في مجلة الكترونيكس في عام 1965 ، على الاقتصاد المتعلق بتكلفة الترانزستور ، والذي سيأتي

"حقيقة أننا ننظر الآن إلى المستقبل ، فإن اقتصاديات قانون مور … تحت ضغط كبير ربما يكون ذلك مناسبًا لأن هذا هو أساسًا ما تقوم بتسليمه. أنت تحقق فائدة من كل جيل ، "هولت قال.

ولكن هولت قال أن التصنيع وأصبحت الرقاقات الأصغر التي تحتوي على المزيد من الميزات تحديًا ، حيث يمكن أن تكون الرقائق أكثر حساسية "لطبقة أوسع من العيوب". وتزداد الحساسيات والاختلافات الطفيفة ، وهناك حاجة إلى الكثير من الاهتمام بالتفاصيل.

"بينما نجعل الأشياء أصغر ، فإن الجهد الذي يبذلها لجعلها تعمل فعليًا أمر صعب بشكل متزايد" ، كما قال هولت. "هناك المزيد من الخطوات وكل واحد من تلك الخطوات يحتاج إلى جهد إضافي لتحسينه."

للتعويض عن التحديات في القياس ، اعتمدت Intel على أدوات وابتكارات جديدة.

"ما أصبح الحل لهذا وقال هولت: "إنه الابتكار. ليس مجرد تغيير بسيط كما كان في العشرين سنة الأولى أو نحو ذلك ، لكن في كل مرة تمر فيها جيل جديد ، عليك أن تقوم بشيء ما أو أن تضيف شيئًا ما لتمكين هذا التدرج أو التحسن من الاستمرار".

Intel

تمتلك إنتل أحدث تقنيات التصنيع في الصناعة اليوم ، وكانت الأولى في تنفيذ العديد من المصانع الجديدة. أضافت شركة "إنتل" سليكونًا متوترًا على عمليات 90 نانومتر و 65 نانومتر ، مما أدى إلى تحسين أداء الترانزستورات ، ثم أضافت مادة أكسيد البوت - والتي تسمى أيضًا بوابات معدنية عالية - k في عمليات 45 نانومتر و 32 نانومتر.

غيرت إنتل هيكل الترانزستور إلى شكل ثلاثي الأبعاد على عملية 22 نانومتر لمواصلة تقلص الرقائق. أحدث الرقائق 22 نانومتر لديها ترانزستورات وضعت فوق بعضها البعض ، مما يعطيها تصميم ثلاثي الأبعاد ، وليس بجانب بعضها البعض ، وهو ما كان عليه الحال في تقنيات التصنيع السابقة.

أنتجت شركة إنتل في الماضي الرقائق لنفسها ، ولكن في العامين الماضيين فتحت مرافقها لتصنيع رقائق على أساس محدود لشركات مثل Altera ، Achronix ، Tabula و Netronome. في الأسبوع الماضي ، عينت إنتل مديراً تنفيذياً سابقاً للبنك ، بريان كرزانش ، رئيساً تنفيذياً ، حيث أرسلت إشارة إلى أنها قد تحاول تحويل مصانعها إلى نقد من خلال عقود أكبر لصنع الشرائح. لقد تم طرح اسم شركة Apple كواحد من عملاء Intel المحتملين.

بالنسبة لشركة Intel ، فإن التقدم في التصنيع يرتبط أيضًا باحتياجات السوق للشركة. مع ضعف سوق أجهزة الكمبيوتر ، جعلت إنتل من إنتاج رقائق Atom الموفرة للطاقة للأجهزة اللوحية والهواتف الذكية التي تعتمد على أحدث تقنيات التصنيع أولوية. ومن المتوقع أن تبدأ إنتل في شحن شحنة Atom المصنوعة باستخدام عملية 22 نانومتر في وقت لاحق من هذا العام ، تليها الرقاقات المصنوعة باستخدام عملية 14 نانومتر في العام المقبل.

أعلنت شركة إنتل هذا الأسبوع عن رقائق Atom 22 نانومتر القادمة على أساس جديد وستصل العمارة المسماة "سيلفرمونت" إلى ثلاثة أضعاف أسرع وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة بخمسة أضعاف من الأسلاف التي تم إجراؤها باستخدام عملية 32 نانومتر القديمة. تشتمل رقائق Atom على Bay Trail ، والتي سيتم استخدامها في الأجهزة اللوحية في وقت لاحق من هذا العام. Avoton للخوادم ؛ و Merrifield ، بسبب العام المقبل ، للهواتف الذكية. تحاول شركة إنتل اللحاق بركب ARM ، الذي تستخدم معالجاته في معظم الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية اليوم.

ستتطلب عملية تقليل أحجام الشظايا الكثير من الأفكار ، التي يتشكل العديد منها في الأبحاث الجامعية التي تمولها شركات تصنيع الرقائق وجمعيات صناعة أشباه الموصلات ، وقال هولت. تدور بعض الأفكار حول هياكل الترانزستور الجديدة وأيضاً مواد لاستبدال السليكون التقليدي.

"السلالة هي أحد الأمثلة التي قمنا بها في الماضي ، ولكن استخدام الجرمانيوم بدلاً من السيليكون هو بالتأكيد احتمال يجري البحث عنه. ، والذهاب إلى مادة III-V توفير مزايا "، وقال هولت. "ومن ثم هناك أجهزة جديدة يتم تقييمها بالإضافة إلى أشكال مختلفة من التكامل."

تشتمل عائلة مواد III-V على زرنيخيد الغاليوم.

الأبحاث جارية أيضًا في شركات مثل IBM ، التي تحقق معالجات الجرافين ، الأنابيب النانوية الكربونية والدارات البصرية في معالجات السيليكون.

تقود مؤسسة العلوم الوطنية التابعة للحكومة الأمريكية جهداً يسمى "العلوم والهندسة خلف قانون مور" ، وتمول الأبحاث حول التصنيع ، وتكنولوجيا النانو ، ورقائق الرقائق المتعددة والتقنيات الناشئة مثل الكم الحوسبة.

Intel

في بعض الأحيان ، لا يعد إجراء تغييرات فورية فكرة جيدة ، كما قال هولت ، مشيراً إلى انتقال إنتل عام 1 إلى التوصيل النحاسي على عملية 180 نانومتر. كانت شركة إنتل في وقت متأخر إلى النحاس ، والذي قال هولت إنه القرار الصائب في ذلك الوقت.

"لم تكن مجموعة المعدات هذه ناضجة بما فيه الكفاية في هذا الوقت. الناس الذين تحركوا [في وقت مبكر] كافحوا بقوة" ، قال هولت ، مضيفًا أن شركة إنتل قامت أيضًا بحركة متأخرة إلى الطباعة الحجرية الغمرية ، التي أنقذت الشركة ملايين الدولارات الأمريكية. مع مرور الوقت ، انتقلت إنتل إلى الطباعة الحجرية المليئة بالغمر ، وكان الانتقال سلسًا ، في حين كافح الأبطال الأوائل. لمصنعي الرقاقات هو إلى رقائق 450 مم ، مما يسمح بمزيد من الرقائق في المصانع بتكلفة أقل. استثمرت شركة إنتل في يوليو من العام الماضي 2.1 مليار دولار في ASML ، وهي شركة متخصصة في تصنيع الأدوات ، وذلك لتمكين الدوائر الإلكترونية ذات الرقاقة الصغيرة والرقائق الأكبر. بعد قيادة إنتل ، استثمرت شركة TSMC (شركة تصنيع أشباه الموصلات في تايوان) وسامسونج أيضًا في ASML. بعض عملاء TSMC هم Qualcomm و Nvidia ، الذين يصممون شرائح تعتمد على معالجات ARM.

وارتبط استثمار Intel في ASML أيضًا بتطوير أدوات لتطبيق تقنية EUV (المتطرفة فوق البنفسجية) ، والتي تمكن المزيد من الترانزستورات من أن تحشر على السيليكون. يقلل EUV نطاق الطول الموجي المطلوب لنقل أنماط الدائرة على السيليكون باستخدام الأقنعة. يسمح ذلك بإنشاء صور أدق على الرقاقات ، ويمكن أن تحمل الرقائق المزيد من الترانزستورات. وتعتبر هذه التكنولوجيا حاسمة لاستمرار قانون مور.

لم يتمكن هولت من التنبؤ عندما تنتقل إنتل إلى رقائق 450 مم ، وتأمل أن تأتي بحلول نهاية العقد. وقال إنه أثبت تحدي EUV ، مضيفًا أن هناك مشكلات هندسية يجب العمل عليها قبل تنفيذها.

على الرغم من ذلك ، كان هولت واثقاً من قدرة إنتل على تقليص حجمها والبقاء متقدما على منافسيها مثل تي إس إم سي و جلوبال فاوندريز ، اللذان يحاولان اللحاق بالتصنيع مع تطبيق الترانزستورات ثلاثية الأبعاد في عملياتهما 16 نانومتر و 14 نانومتر ، على التوالي ، عام. لكن شركة إنتل تتقدم إلى الجيل الثاني من الترانزستورات ثلاثية الأبعاد ، وخلافا لمنافسيها ، تقلص أيضا الترانزستور ، الذي سيعطيها ميزة صناعية.

تحدث هولت عن منافسي شركة إنتل قائلاً: "بما أنهم كانوا صادقين ومفتوحين إلى حد ما ، سيوقفون مؤقتًا توسيع المساحة ، ولن يواجهوا توفيرًا في التكلفة ، وسنستمر في الحصول على ميزة كبيرة في أداء الترانزستور. "