Video: Schouder aan schouder in de zorg | Kruispunt (November 2024)
Er zijn de laatste tijd een aantal verhalen geweest over hoe de wet van Moore ten einde loopt. Dat is niet zo verwonderlijk - mensen voorspellen zijn ondergang al tientallen jaren en ik heb de problemen eerder aangepakt - maar de discussie heeft een nieuw leven gekregen. Een verhaal in het tijdschrift Nature van M. Mitchell Waldrop bevestigt wat de meesten in de industrie vermoedden - dat de volgende generatie van de International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) zich niet zal richten op het kleiner maken van transistors, maar eerder op het ontwikkelen van chip-vooruitgang voor specifieke toepassingen.
De wet van Moore is natuurlijk gebaseerd op de observatie van Gordon Moore (die later Intel zou gaan oprichten), in de editie van Electronics van april 1965, dat het aantal transistors in een processor elk jaar verdubbelde. (Een exemplaar is hier online.) Tegen 1975 was hij correct bevonden, maar veranderde zijn schatting van het verdubbelen van de chip in om de twee jaar, een tempo dat de industrie tot voor kort grotendeels volgde.
In 1991 startte de Amerikaanse halfgeleiderindustrie wat de ITRS zou worden met bijdragen van industriële groepen uit Europa, Japan, Taiwan en Zuid-Korea. In de loop der jaren zijn er veel wijzigingen in deze routekaart geweest. Tot het begin van de jaren 2000 verdubbelde niet alleen het aantal transistors op een chip elke generatie, de kloksnelheden, wat ook een duidelijke prestatieverhoging gaf. Chips volgden de zogenaamde Dennard-schaling, gebaseerd op een artikel uit 1974 dat zei dat naarmate de transistors schalen, de prestaties met ongeveer dezelfde factor toenamen met dezelfde kracht. Maar toen chips onder de 90nm kwamen, stopte dat met werken en nadat chips 3GHz of 4GHz bereikten, gebruikten ze gewoon te veel stroom en werden ze te heet. In plaats van snellere cores te gebruiken, is de industrie overgestapt op het gebruik van meer cores, wat voor sommige toepassingen werkt, maar niet voor andere. Ondertussen werden mobiele chips populairder, wat een vereiste voor nog lager stroomverbruik met zich meebracht.
Een andere grote verandering kwam met materialen. Gedurende het grootste deel van deze periode waren chips meestal MOSFET's of metaaloxide-silicium veldeffecttransistors, wat betekent dat de basismaterialen vrij eenvoudig waren. In het afgelopen decennium hebben we de introductie van gespannen silicium, high-k metal gate en FinFET-technologieën gezien - alle methoden voor het verhogen van de dichtheid en prestaties die verder gaan dan traditionele materialen en ontwerpen. De meeste waarnemers denken dat als we de productie van 7 nm en lager bereiken, we nieuwere alternatieve materialen zoals silicium-germanium (SiGE) en indium gallium-arsenide (InGaAs) nodig hebben en dat we uiteindelijk naar een andere transistorstructuur kunnen gaan, zoals gate-all -rond transistoren bekend als nanodraden.
Onlangs zijn lithografiegereedschappen - degenen die de lichten laten schijnen die materialen op de siliciumwafer activeren om de patronen van het chipontwerp te tekenen - ook relatief statisch geweest, waarbij onderdompelingslithografie van 193 nm al jaren een standaard is. Zonder vervanging, bekend als extreme ultraviolet (EUV) lithografie, zijn chipproducenten gedwongen om meerdere patronen te gebruiken, wat de kosten verhoogt. ASML en haar partners werken al enige tijd aan EUV en het lijkt nu gericht op 7nm-productie.
De combinatie van het einde van de Dennard-schaal, nieuwe materialen en meerpatronen hebben de kosten van het uitrollen van elke nieuwe generatie technologie verhoogd. En het is moeilijker geworden om dit te doen, waarbij Intel onlangs zei dat zijn plannen voor 10 nm twee en een half jaar na de introductie van 14 nm waren, wat betekent dat dit zou gebeuren in 2017. Samsung en TSMC praten beide ook over het gereedmaken van 10 nm chips voor massaproductie in 2017, en het is mogelijk dat ze Intel zelfs verslaan naar dit knooppunt (hoewel er natuurlijk vragen zijn over de naamgeving van knooppunten en of hun processen zo dicht zijn als die van Intel.)
De veranderingen in de ITRS-routekaart ontkennen niet dat het opschalen nog een tijdje zal doorgaan, hoewel niet langer met de cadans van twee jaar die we gewend zijn, en met echte fysieke limieten. Maar de nieuwe versie - de International Roadmap for Devices and Systems genoemd - legt blijkbaar in plaats daarvan de nadruk op verschillende soorten technologie voor verschillende toepassingen, zoals sensoren, smartphones en servers; en het combineren van verschillende soorten transistoren voor verschillende dingen, zoals 3D-geheugen, energiebeheer of analoge signalen.
Dus is de wet van Moore deze keer echt dood? Ik betwijfel het. Intel blijft maar zeggen "de wet van Moore leeft en is goed" en zij en anderen geven goede redenen waarom chips het komende decennium dichter zullen worden, zelfs als de kosten blijven stijgen. Maar er is geen twijfel dat we veel veranderingen in het chipontwerp gaan zien, terwijl we steeds verder weggaan van het concept van een enkel ontwerp dat van kleine apparaten helemaal naar het datacenter schaalt. En dat betekent dat chipontwerpers te maken krijgen met enkele risicovolle beslissingen en dat klanten nog voorzichtiger moeten zijn met de keuzes die ze maken.
