در کنفرانس بینالمللی مدارهای حالت جامد که در سال ۲۰۱۵ برگزار شد، اینتل بیانیهای جاهطلبانه را اعلام کرد که میتوانست چهره صنعت نیمههادی را دگرگون سازد. این غول فناوری رسماً اعلام کرد که قصد دارد تا پایان سال ۲۰۱۸ به تولید انبوه تراشههای مبتنی بر فناوری ۷ نانومتری دست یابد. این اعلامیه در حالی صورت میگرفت که جهان فناوری هنوز در حال هضم کردن چالشهای نسلهای قبلی و گذار از فناوری ۱۴ نانومتری بود. اینtel تصمیم گرفته بود که طراحی پردازندههای آینده خود را بلافاصله آغاز کند و تکنیکهای پیشرفته مورد نیاز برای غلبه بر موانع فیزیکی لیتوگرافی ۷ نانومتری را توسعه دهد.
نقشه راه اینتل: از ۱۴ نانومتری به سمت ۷ نانومتری
مارک باهر، مدیر ارشد فناوری در اینتل، در سخنرانی خود در کنفرانس ISSCC ۲۰۱۵، جزئیاتی را درباره وضعیت فعلی و چشمانداز آینده تراشههای این شرکت ارائه داد. او با تاکید بر اینکه مور قانون مور همچنان حیات دارد، توضیح داد که رسیدن به گره ۷ نانومتری نیازمند نوآوریهای بنیادین در مواد و معماری است. برنامهریزی اینتل برای سال ۲۰۱۸ تولید پردازندهی مبتنی بر لیتوگرافی ۷ نانومتری بود که در صورت تحقق، یک جهش بزرگ در تراکم ترانزیستورها محسوب میشد.
اهمیت کوچکسازی در فناوری نیمههادی
کوچکسازی لیتوگرافی یکی از اصلیترین محرکهای پیشرفت در صنعت پردازش دادههاست. هرچه ابعاد ترانزیستورها کوچکتر شود، فواید متعددی حاصل میشود که مهمترین آنها عبارتند از:
- کاهش مصرف انرژی: ترانزیستورهای کوچکتر برای تغییر حالت به انرژی کمتری نیاز دارند که منجر به افزایش عمر باتری در دستگاههای قابل حمل میشود.
- افزایش تراکم: با کوچکشدن ابعاد، میتوان تعداد بیشتری ترانزیستور را در یک سطح مشخص قرار داد که مستقیماً قدرت پردازش را افزایش میدهد.
- کاهش تأخیر: مسیرهای الکتریکی کوتاهتر به سیگنالها اجازه میدهد سریعتر منتقل شوند که سرعت کلاک پردازنده را بالا میبرد.
- بهینهسازی حرارتی: مدیریت حرارت در تراشههای متراکمتر به مراتب کارآمدتر انجام میشود.
چالشهای فنی تولید تراشههای ۷ نانومتری
تولید تراشههای ۷ نانومتری با چالشهای عظیم فیزیکی و مهندسی روبرو بود. در این ابعاد، اثرات کوانتومی مانند نشت الکترون و تونلزنی به مشکلات جدی تبدیل میشوند. اینتل برای غلبه بر این موانع، نیاز به استفاده از ساختارهای جدید ترانزیستور مانند FinFET نسل سوم یا احتمالاً ساختارهای GAA (Gate-All-Around) در آینده دور داشت.
نقش لیتوگرافی فرابنفش (EUV)
یکی از نقاط کلیدی در نقشه راه اینتل، احتمال سرمایهگذاری سنگین بر روی فناوری لیتوگرافی فرابنفش (Extreme Ultraviolet Lithography) بود. تا پیش از این، تولیدکنندگان از لیتوگرافی معمولی با طول موج ۱۹۳ نانومتر استفاده میکردند که برای گرههای زیر ۱۰ نانومتر دیگر کارآمد نبود. فناوری EUV با استفاده از طول موج ۱۳.۵ نانومتر، قابلیت چاپ الگوهای بسیار دقیقتر را فراهم میآورد. استفاده از این فناوری برای تولید ۷ نانومتری تقریباً اجتنابناپذیر بود و اینتل تلاش میکرد تا زیرساختهای لازم برای بومیسازی این تجهیزات پیچیده در خطوط تولید خود را فراهم کند.
وضعیت تولید ۱۰ نانومتری و درسهای گذشته
اینتل در کنفرانس ISSCC ۲۰۱۵ روی شتابدهی به تولید ۱۰ نانومتری نیز تمرکز داشت. این کمپانی با اشاره به تاخیرهای نسل Broadwell (۱۴ نانومتری)، ابراز امیدواری کرد که خط تولید ۱۰ نانومتری بدون مشکل مشابهی راهاندازی شود. تاخیر در نسل Broadwell ناشی از دشواریهای چاپ الگوهای پیچیده در تراکم بالا بود و اینتل وعده داده بود که درسهای لازم را از آن تجربه آموخته است.
مدیران اینتل ادعا کردند که پردازندههای ۱۰ نانومتری در مقایسه با نسل ۱۴ نانومتری، تا ۵۰ درصد بازدهی انرژی و سرعت بیشتری خواهند داشت. این بهبود فاحش قرار بود پلی باشد برای رسیدن به فناوری ۷ نانومتری که پتانسیل دوبرابر کردن تراکم ترانزیستورها نسبت به ۱۰ نانومتری را داشت. با این حال، تاریخ نشان داد که این جاهطلبیها با واقعیتهای سخت تولید در مقیاس انبوه روبرو شدند.
رقابت در صنعت نیمههادی و آیندهنگری
در سال ۲۰۱۵، اینتل در رقابت شدیدی با TSMC و Samsung برای دستیابی به گرههای پیشرفته قرار داشت. اعلام هدف ۲۰۱۸ برای ۷ نانومتری، پیامی قوی به رقبا بود مبنی بر اینکه اینتل قصد دارد رهبری خود در فناوری فرآیند را حفظ کند. اما گذر زمان نشان داد که موانع تکنولوژیک سنگینتر از پیشبینیها بودند و مسیر حرکت صنعت نیمههادی به سمت پیچیدگیهای غیرقابلاجتناب میرفت.
جمعبندی و نتیجهگیری
اعلامیه اینتل در سال ۲۰۱۵ برای تولید ۷ نانومتری تا سال ۲۰۱۸، تصویری از آرزوهای بزرگ یک غول فناوری را نشان میداد. در حالی که این هدف در زمان مقرر محقق نشد و صنعت با چالشهای متعددی روبرو شد، این اعلامیه نقطه عطفی در درک دشواریهای ادامه قانون مور بود. فناوریهایی که برای رسیدن به ۷ نانومتری توسعه یافتند، پایههای لازم را برای نسلهای بعدی پردازندهها فراهم کردند و مسیر فعلی صنعت نیمههادی را شکل دادند.
نظرات
0دیدگاه خود را ثبت کنید
برای ارسال نظر و مشارکت در گفتگو، لطفا وارد حساب کاربری خود شوید.