Witamy w epoce Angstroma

Żartowałem, że zabrakło nam nanometrów, zanim skończyło się prawo Moore’a. Cóż, to się stało. Wygląda na to, że jesteśmy teraz w epoce Angstremów. Jednak wymiary, które definiują gęstość logiczną, pozostają co najmniej o rząd wielkości większe niż 1 nanometr i prawdopodobnie pozostaną takie przez jakiś czas, być może na zawsze.

Na zeszłotygodniowej konferencji International Solid State Circuit Conference (ISSCC) dyrektor generalny AMD, Lisa Su, zwróciła uwagę, że wzrost kosztów i spowolnienie postępu w skalowaniu fizycznym nie zmieniają sposobu projektowania ich procesorów, ale architekturę wysokowydajnych komputerów PC, z których niektóre są wsiadać. Do pewnego stopnia skala powróciła do wydajności, a nie skalowania, w podobny sposób, jak pod koniec lat 90., kiedy Intel używał prawa Moore’a jako wskaźnika szybkości, a nie tylko gęstości logicznej.

„Prawo Moore’a zwolniło i znacznie trudniej jest uzyskać intensywność, wydajność i wydajność” – powiedział Su. „Podwajaliśmy wydajność podwajając ją mniej więcej co dwa do dwóch i pół roku. Tak więc, gdy cała dyskusja wokół prawa Moore’a spowalnia, nastąpiła ogromna ilość innowacji w architekturze, opakowaniach oraz zwiększaniu rozmiarów matryc i mocy że możemy to zrobić”.

Wraz ze wzrostem mocy coraz większy nacisk kładzie się na dedykowane akceleratory, ponieważ są one bardziej energooszczędne niż procesory ogólnego przeznaczenia – o ile masz oprogramowanie, które może korzystać z dedykowanych obwodów. „Z kontem domeny było dużo pracy i nadal będzie dużo pracy” — zauważył Su.

Opakowanie wchodzi w grę ze względu na sposób, w jaki ruch danych wyczerpuje zarówno wydajność, jak i moc. Jeśli możesz układać pamięci i procesory jedna na drugiej, pokonujesz odległość, jaką muszą pokonać duże ilości danych do iz elementów procesora. Wszystko to pomaga zrekompensować fakt, że tranzystory nie stają się znacznie mniejsze z roku na rok, w wyniku czego gęstość nie rośnie w klasycznym tempie podwajania się co dwa lata.

Węzeł procesowy wprowadzony pięć lat temu miał minimalny skok metalu, odległość między liniami używanymi do przesyłania prądu między urządzeniami, wynoszącą 40 nanometrów. W obecnej generacji jest to około 22 nm. W praktyce odstęp między tranzystorami jest nieco większy, między innymi dlatego, że na ogół potrzeba więcej niż jednego żebra w FinFET. Ponieważ jednak linie metaliczne przebiegają tak dobrze nad wierzchnią warstwą warstwy aktywnej, zmniejszenie tego nacięcia prowadzi do ogólnych korzyści w zakresie gęstości i nie jest to całkiem niezgodne z prawem Moore’a, które pomagało w surowościach i zasłonach.

Jednak tranzystory od jakiegoś czasu nie kurczą się tak szybko, jak reklamowano. Długość bramy dramatycznie spadła w 2000 roku, a następnie zwolniła. Dziesięć lat temu grupa IEEE International Roadmap for Devices and Systems (IRDS) zdecydowała, że ​​tranzystory nie będą miały bramki dłuższej niż 4 nanometry, aby nie przekraczać prawa Moore’a. W praktyce jest to coś w rodzaju 18 nm. W nadchodzących latach sytuacja będzie się tylko pogarszać, ponieważ warstwa metaliczna prawdopodobnie spadnie do 12 nm nawet za dekadę.

Postępy nadeszły i będą nadal zapewniane wraz z serią sprytnych nacięć i fałd, takich jak wyeliminowanie potrzeby stosowania fałszywych elementów do rozbijania samodzielnych komórek logicznych oraz dodatki do warstw trasowania, które łączą ze sobą tranzystory, jak wykazał Imec na Międzynarodowym Spotkaniu Urządzeń Elektronicznych (IEDM) w grudniu.

wskazywać postęp, Najnowsza mapa Imec Zastępuje A dla angstremów zamiast N dla nanometrów, których instytut badawczy używał do oznaczania węzłów procesowych w ciągu ostatniej dekady. Problem, na który natknął się Imec, polega na tym, że obecnie krwawiącą krawędzią jest N3, co odpowiada procesowi 3 nm wdrażanemu przez Samsunga i TSMC. Intel używał nieco innego, bardziej realistycznego systemu liczbowego. Ale ponieważ firma pozostawała w tyle pod względem rozruchu i eksploatacji, dogadała się z innymi czołowymi właścicielami fabryk.

Produkcja prototypu N2 ma ruszyć w przyszłym roku, a pierwsze technologie Angstroma dwa lata później. Te nowe procesy wykorzystują ogólną strukturę bramki, która mniej więcej obraca finFET o 90 stopni i zasadniczo ułatwia nieco węższe tranzystory. Po około czterech pokoleniach wprowadzono tam kolejne ulepszenia. W tym momencie generacja A5, która powinna trafić na ulice za dekadę, zacznie układać tranzystory jeden na drugim.

Co dziwne, jesteśmy blisko wyczerpania angstremów, a przynajmniej oznaczenia A, gdzieś około 2038 roku. Więc w tym momencie, mimo że prawie żaden z głównych wymiarów nie jest mniejszy niż 10 nanometrów, powinniśmy być w okresie piko . . Ponieważ jednak jest tysiąc razy mniejszy niż nano, może mieć pas startowy nieco większy niż angstrem.