האם החוק של מור חי וקיים? תלוי איך תגדיר קנה מידה

לאחרונה דיברו רבות על האטת חוק מור ועל האתגרים העומדים בפני יצרני השבבים כאשר הם מנסים לעבור למימדים קטנים יותר ויותר. בהחלט, מחשבים אישיים לא מתחילים להיות מהירים בקצב שהיה פעם והאתגרים שעומדים בפני יצרני השבבים מעולם לא היו גבוהים יותר. ובכל זאת, אינטל ממשיכה להתעקש כי "החוק של מור חי וקיים", כשמדברים על התוכניות שלה לייצור 10nm ו- 7nm. כדי לנסות להבין מה קורה, הסתכלתי על כמה מדדים שונים של התקדמות וקיבלתי כמה תשובות שונות.

בעוד שאנשים רבים ממתקים את חוק מור במהירות, זהו למעשה מדד לשיעור העלייה במורכבות המרכיב המינימלי, וקובע פחות או יותר כי מספר הטרנזיסטורים יוכפל מדי פעם. בעיתון הראשוני משנת 1965 הכפלה זו התרחשה בכל שנה, אם כי בשנת 1975 עדכן מור את תחזיתו להכפלה אחת לשנתיים, מה שבאופן כללי היה היצרן של השבבים שואפים מאז ועד היום.

ביום המשקיעים של אינטל בחודש שעבר, ביל הולט, סמנכ"ל ומנכ"ל קבוצת הטכנולוגיה והייצור, הציג שוב שקופיות שהציעו כי מספר הטרנזיסטורים ה"מורמללים "לאזור ממשיך לרדת בקצב טוב יותר מכפלות, אם כי הצביע על כך שעלות הייצור עלתה עוד יותר מהר מהצפוי. התוצאה, לדבריו, היא שהעלות לטרנזיסטור נותרה בקצב.

אבל בפעם הראשונה שאני זוכר, הוא הדגיש כי סוגים שונים של טרנזיסטורים בתוך שבב דורשים כמויות שונות של שטח על השבב, כאשר תאי הזיכרון של SRAM הם צפופים פי שלושה מתאי לוגיקה. הוא השתמש בקביעה זו כדי להסיט את השאלות לגבי צפיפות הטרנזיסטור הממוצעת בהשוואה לשבבי Apple A9 שנעשו על ידי סמסונג או TSMC.

בכדי לעיין מקרוב, עמיתי ג'ון מוריס ואני הסתכלנו בסטטיסטיקה שפורסמה על אינטל על השבבים שלה מאז 1999, מהפנטיום III (המכונה קופרמיין), שהופק בגובה 180 ננומטר, עד שבבי ברודוול Core בשנה שעברה, מהראשון שנעשה עם טכנולוגיית 14nm.

ראשית בדקנו את גודל מדרגות השער - המרחק המינימלי בין השערים המרכיבים טרנזיסטור. קנה המידה המסורתי מציע כי מדובר בירידה של 70 אחוז לדור כדי להשיג את קנה המידה הכולל של 50 אחוזים. במדד זה, ברור כי בעוד שההיקף נמשך, אנו לא רואים צמצום רב ככל שהיינו מצפים.

אבל טכניקות אחרות בהן משתמשים במפיקי השבבים משנות זאת מעט. כשמסתכלים על תאי זיכרון של SRAM, החלק הצפוף והבסיסי ביותר של השבב, אנו יכולים לראות שעד לאחרונה זה נתן לנו הפחתה של 50 אחוז לדור תהליכים, אם כי נראה שהוא גולש.

בשנים האחרונות אינטל הדגישה את קנה המידה הכולל של אזור ההיגיון, שהוא תוצר המגרש לשער והמגרש המינימלי של חיבורי המתכת המנתבים אותות סביב אותו שבב ומחברים אותו לעולם החיצון. זה הגיוני משום שאם טרנזיסטורי ההיגיון מתרחשים, אך החיבורים אינם הופכים קטנים יותר, גודל השבב והעלות הכוללים לא יפחתו. לדוגמה, תהליך FinFET 16nm של TSMC משתמש באותו תהליך מתכתי אחורי כמו השבב המישורי של 20 ננומטר, כך שהוא מציע מעט מאוד התכווצות (אם כי הוא מהיר יותר ומשתמש בפחות כוח). מבחינת קנה המידה של גודל ההיגיון, נראה כי אינטל ממוקדת במטרה בדורות האחרונים.

ישנן דרכים רבות להתבונן בטרנדים, ודבר אחד שנראה ברור הוא שעכשיו לוקח יותר זמן להגיע לצומת הבא ממה שנדרש בעשרים השנים האחרונות. במקום שנתיים בין צמתים, עבור ה- 14nm וצומת ה- 10nm הקרוב, הוא למעשה יהיה קרוב יותר ל -2.5 שנים, כאשר שבבי 10nm אמורים להגיע במחצית השנייה של 2017.

אינטל מציינת כי לאורך הטווח הארוך - חזרה כל הדרך למעבד המיקרו הראשון, ה- 4004 - הזמן בין הדורות החדשים של טכנולוגיית השבבים תמיד היה מעט גמיש.

אינטל משתמשת בשקופית זו (אותה העמידה אינטל מארק בוהר פעמים רבות) כדי להצביע על היקף החוק של מור, החל במעבד המיקרו הראשון, אינטל 4004, שהשתמש ב -2, 300 טרנזיסטורים בתהליך של 10 מיקרון בשנת 1971, ועד לתהליך 14 ננומטר של ימינו. בבחינת התרשים הזה, אינטל אומרת שהקצב הממוצע היה צומת חדש כל 2.3 שנים. בתפיסה זו, קצב של 2.5 שנים עבור 14nm ו- 10nm אינו כל כך משמעותי. אני מסתכל על זה ורואה חישול מהיר של חוק מור משנת 1995 לערך 2012, אז החלו להופיע המוצרים הראשונים של גשר האייבי 22 ננומטר. כעת נראה שהקצב מאט שוב.

(שימו לב כי אינטל הפסיקה למסור מידע על גודל וטרנזיסטור עם דור 14 ננומטר שמציין סוגיות תחרותיות, כך שהמספרים האחרונים שיש לנו לארבע ליבות הגיעו מהאסוול 22 ננומטר, שהיה לו 1.4 מיליארד טרנזיסטורים במות 177 מ"מ).

אז האם החוק של מור מאט? זה תלוי איך אתה מסתכל על זה. בהחלט ברור שבמדידים מסוימים נראה שהקצב האט האט, וכי האתגרים העומדים בפני יצרני השבבים מתקשים עם כל דור. כיום רק ארבע חברות - אינטל, GlobalFoundries, סמסונג ו- TSMC - טוענות כי הן בעלות תהליכים של 14 או 16 ננומטר. יצירת שבב חדש באחד מהתהליכים החדשים הללו היא יקרה מתמיד. אבל יש מספיק סיבה ודי תמריץ כדי לצפות כי נראה שבבי 10nm בסביבות 2017, ושבבי 7nm, 5nm ו- 3nm יבואו.