סיקרן אותי הסיקור בהודעה לעיתונות של יבמ אתמול, שחשף ברית שהפיקה את שבבי הבדיקה הראשונים של 7 ננומטר עם טרנזיסטורים מתפקדים.
זהו צעד טוב להוכיח כי התכווצות בצפיפות הטרנזיסטור יכולה להמשיך לאותו צומת, אך חשוב גם לציין שקבוצת IBM רחוקה מהקבוצה היחידה שמנסה להגיע לצומת חדש זה, וכי יש הרבה צעדים בינה לבין עכשיו ייצור בפועל.
בהודעה נמסר כי השבבים הופקו במכללות למכון והנדסה ננו-מדד SUNY במכון הפוליטכני של SUNY (SUNY Poly CNSE) על ידי ברית הכוללת את המחקר של יבמ, GlobalFoundries וסמסונג. הקבוצות הללו עבדו יחד מזה זמן - יבמ הייתה בשלב מסוים "פלטפורמה משותפת" שיצרה צ'יפס יחד עם סמסונג ו- GlobalFoundries. בעוד שפלטפורמה זו אינה קיימת עוד, הקבוצות עדיין עובדות יחד: יבמ מכרה לאחרונה את מתקני ייצור השבבים שלה ורבים מפטנטים על השבבים שלה ל- GlobalFoundries (שיש לה מפעל שבבים גדול מצפון לאלבני), ו- GlobalFoundries אישרה את טכנולוגיית התהליך של סמסונג 14nm ל- להכין צ'יפס בצומת ההוא.
טרנזיסטורים קטנים יותר חשובים - ככל שהטרנזיסטור קטן יותר, כך הטרנזיסטורים יכולים להתאים יותר לשבב, ויותר טרנזיסטורים משמעותם שבבים חזקים יותר. יבמ מעריכה כי הטכנולוגיה החדשה עשויה לאפשר שבבים עם יותר מ 20 מיליארד טרנזיסטורים, שיהווה צעד גדול קדימה מהטכנולוגיה הקיימת; השבבים המתקדמים ביותר כיום מיוצרים בטכנולוגיית 14nm, שעד כה רק אינטל וסמסונג נשלחו, אם כי TSMC אמורה להתחיל בייצור המוני של שבבי 16 ננומטר בהמשך השנה. התקדמות של 7 ננומטר תהיה צעד חשוב קדימה.
הטכנולוגיה בפועל הייתה כרוכה בטרנזיסטורים שנוצרו עם ערוצי סיליקון גרמניום (SiGe) המיוצרים באמצעות ליטוגרפיה Extreme Ultraviolet (EUV) ברמות מרובות. יבמ אמרה ששני אלה היו ראשונות בתעשייה, וזו ההכרזה הרשמית הראשונה שראיתי על שבבי עבודה המשתמשים בשתי הטכנולוגיות הללו.
עם זאת, שים לב שקבוצות אחרות עובדות עם אותן טכנולוגיות. כל יצרנית שבבים בוחנת טכנולוגיית EUV, לרוב באמצעות ציוד לייצור שבבים מ- ASML. אינטל, סמסונג ו- TSMC השקיעו כולם ב- ASML כדי לסייע בפיתוח טכנולוגיית EUV, ולאחרונה, ASML אמרה כי לקוח אמריקני אחד - ככל הנראה אינטל - הסכים לרכוש 15 כלים כאלה.
יכול להיות שהשימוש בערוצי SiGe הוא ההתפתחות המשמעותית יותר. חברות רבות שקלו סוגים של חומרים שאינם סיליקון, חומרים העלולים לאפשר מעבר טרנזיסטור מהיר יותר ודרישות חשמל נמוכות יותר. חומרים יישומיים, למשל, דיברו על שימוש ב- SiGe בגודל 10nm או 7nm.
ואכן, חברות רבות - כולל יבמ ואינטל - מדברות על מעבר ל- SiGe לחומרים הידועים כתרכובות III-V, כמו אינדיום גליום ארסניד (InGaAs), המציגות ניידות אלקטרונית גבוהה יותר. לאחרונה הדגימה יבמ טכניקה לשימוש ב- InGaAS על גבי פרוסות סיליקון.
ההכרזה של אתמול מעניינת מנקודת מבט במעבדה בגלל הטכנולוגיות הכרוכות בכך, אך תמיד יש פער משמעותי בין חדשנות במעבדה לבין ייצור המוני חסכוני. ייצור המוני של שבבי 10nm, שיגיע לפני 7nm, טרם זכה להצלחה.
דאגה אחת גדולה הייתה העלות הגבוהה של מעבר לטכנולוגיות חדשות. בעוד אינטל, סמסונג ו- TSMC הצליחו לעבור לצמתים קטנים יותר, העלות של יצירת עיצובים של שבבים בצמתים כאלה היא יקרה יותר, בחלקה בגלל מורכבות העיצוב ובחלקה בגלל שנדרשים שלבים נוספים בעת שימוש בטכניקות כמו כפול -תנחלויות - משהו שהאיחוד האירופי יכול להקל, אך ככל הנראה לא יבטל. היה גם חשש כי האטה של גודל צפיפות השבבים בפועל: בהודעת יבמ נמסר כי תהליך ה- 7nm "השיג כמעט 50 אחוז שיפורים בקנה המידה באזור לעומת הטכנולוגיה המתקדמת ביותר של היום." זה טוב, אבל קנה המידה של החוק המסורתי של מור מעניק לך שיפור של 50 אחוזים בכל דור, ו -7 ננומטר הוא שני דורות משם.
בקצב החוק הרגיל של מור, היית מצפה לראות כי ייצור 10 ננומטר מתחיל לקראת סוף השנה הבאה (מאז שבבי ה- 14 ננומטר הראשונים החלו לייצר בסוף 2014), אך המעבר ללוגיקה של 14 ננומטר ארך זמן רב מהצפוי עבור כל יצרני שבבים. יצרני DRAM מייצרים דורות חדשים המציגים קנה מידה של פחות מ- 50 אחוזים, כאשר DRAM מתקרב למגבלות מולקולריות, ויצרני NAND בעיקר מגבים מההיקף המישורי ובמקום זאת מתמקדים ב- 3D NAND בגיאומטריות גדולות יותר. כך שזה לא יהיה כל כך מפתיע לראות את הזמן שבין דורות מתארכים, או את קנה המידה הדרמטי פחות. מצד שני, מנהלי אינטל אמרו כי אמנם עלות הפיכת כל רקיק ממשיכה לעלות לטכנולוגיות חדשות, אך הם מצפים להמשיך להשיג התקדמות שינוי גודל מסורתית בדורות הבאים, כך שהעלות לטרנזיסטור תמשיך לרדת ב שיעור מספיק בכדי שיהיה כדאי להמשיך בקנה מידה. (אינטל גם אמרה שהיא מאמינה שהיא יכולה לעשות 7nm ללא EUV במידת הצורך, אם כי היא תעדיף שיהיה EUV.)
עבודתם של יבמ, SUNY Poly ושותפיהם לשבבי 7nm נראית כצעד חשוב בדרך להכנת שבבים כאלה לייצור המוני לקראת סוף העשור. למרות שאנו עדיין רחוקים מיצירת המונים חסכונית, הכרזה זו היא סימן ברור לכך שאולי גם אם החוק של מור עשוי להאט, הוא יימשך עוד כמה דורות נוספים.
