“我学会了如何测量在我知道之前的大小。”——《世界粮食不安全状况》报告tuk,“软禁”gydF4y2Ba

让我们先说一些事实。对“5”纳米CMOS工艺有任何真正的五实际纳米晶体管大小的关系。年前跳下脱轨,半导体行业造成巨大的自残了保持纳米神话。gydF4y2Ba

我听到你。“世界上有十亿个问题,纳米节点不是一个!“但是,听我说完。在早期,振奋的摩尔定律,是有意义的描述过程通过门的长度(LgydF4y2BaggydF4y2Ba)。我们有世界各地的无数半导体晶圆厂,他们需要一些标准化的方法,实际上,做任何事情,。但随着游行过去的几十年里,描述半导体流程与长度指标假设基于门大小早已转到了小说的土地。gydF4y2Ba

英特尔把线从1972年的“10微米”通过“0.35微米”1995年,一个令人印象深刻的23年运行的节点名称匹配的长度。然后,在1997年“0.25微米/ 250海里”节点,他们开始出色的与实际的LgydF4y2BaggydF4y2Ba200 nm - 20%比这个名字意味着更好。为这个“陷害”一直持续到下一个12年,一个节点(130海里)有LgydF4y2BaggydF4y2Ba只有70海里,几乎2 x的缓冲。然后,在2011年,英特尔跃升到另一边的分类帐,进入了我们所说的“夸大的十年”“22纳米”节点体育LgydF4y2BaggydF4y2Ba26海里。从那以后,治疗方法有继续下滑进一步在这个方向上,与当前“10 nm节点测量与LgydF4y2BaggydF4y2Ba18海里,几乎2 x在另一边的“命名”维度。gydF4y2Ba

本质上,自1997年以来,节点名没有表示任何实际尺寸的芯片,它在两个方向错了近2倍。gydF4y2Ba

在过去的几年里,这是英特尔的一大营销问题从“感知”的观点。大多数行业的人明白,英特尔的“10 nm”过程相当于台积电和三星的“7海里”过程。但非产业出版物定期写,英特尔公司的“落后”,因为他们仍然回到10 nm当其他晶圆厂”转移到7,正在5 nm。“事实是,这些只是营销的名字,绝不做他们代表任何我们可能期望在比较竞争技术。gydF4y2Ba

你可能会想,在此基础上,英特尔将呼吁一种新的方式来描述的过程,但在本周(虚拟)设计自动化会议,h - s博士。副总裁菲利普·黄台积电公司研究了更新我们的指标和术语。在他的主题演讲,他指出,三件事一直是半导体的关键价值——性能,权力,和面积。他还强调,系统性能是基于逻辑,内存和带宽的逻辑与记忆之间的联系。最后,他主张指标,考虑到所有的这些元素。gydF4y2Ba

这不是一个黄的新位置。他与人合著了一篇对IEEE 2020年4月发表的论文:gydF4y2Ba

10. - s。p . Wong et al。”gydF4y2Ba密度指标为半导体技术(的观点)gydF4y2Ba,“在IEEE学报》,108卷,没有。4,页478 - 482,2020年4月,doi: 10.1109 / JPROC.2020.2981715。gydF4y2Ba

文摘:自成立以来,半导体行业已经使用一个物理维度(晶体管)的最小栅长度来衡量持续的技术进步。这个指标指的是今天一切都过时了。作为替代,我们提出一个密度指标,旨在捕获半导体器件技术的进步使系统级的好处。该指标可以用来衡量未来的半导体技术的进步以整体的方式,通过会计进步的逻辑,同时内存和包装/集成技术。gydF4y2Ba

尽管英特尔是最明显的痛苦营销暴政的栅极长度节点命名,甚至清楚地看到需要改变他们的主要竞争对手。但是,如果英特尔,台积电和三星都认为我们应该改变体制,为什么我们不能?gydF4y2Ba

几十年(直到2016年),国际半导体技术发展路线图(也是)提前告诉我们年每个节点应该命名。也是是一个委员会,(我可以确定最佳)定期会议,他们把前面的节点名称,除以根号2,四舍五入为最接近的整数,宣布结果的新节点名称,然后喝了很多酒。从2016年开始,他们改名为“国际设备和系统路线图”——在一个更广泛的系统级的宪章,并确保他们有借口喝酒超过摩尔定律的即将结束。编者按,一些实际的事实可能是省略了这一段。gydF4y2Ba

但是,正如Wong所指出的那样,真正评估半导体技术平台,我们必须看远远超出的晶体管数量我们可以在一块铁板一块的硅补习。我们需要看看所有的元素定义系统级性能和能力,占所有这些。超出一般的性能、力量和单片硅领域,我们有包装技术,它允许我们堆栈更多(和更多样的)死在一个包中,互连技术,提高了系统元素之间的带宽,建筑和结构改进半导体与密度无关,新材料,提高速度和功率效率的例子不胜枚举。gydF4y2Ba

似乎我看到一个消息灵通的那天讨论技术专家讨论跨五纳米的原子的数量,明显的潜在的背景下,一旦我们到达5纳米加工技术,摩尔定律将肯定完蛋了——物理学的权威。因为我们已经习惯于“进步”只连接到摩尔定律迈向晶体管密度增加,随后的谬论是,进展是从汤姆斯系统很快就会停滞。gydF4y2Ba

然而在阅读这个讨论,响起熟悉的东西。它拽着线程的神经元依偎过去深处我的职业——神经元没有经常解雇了自1980年代初。这些pre-PowerPoint天,所以我的工程团队是坐落在一个舒适的会议室和投影仪显示透明度的背景风扇嗡嗡声衬托。演讲者是在用油脂铅笔写在他说话的当儿,和转动曲柄滚动之前的信息,使得新方法。他是一个博士研究科学家从IBM实验室,和一个公认的半导体技术专家。在几个线性英尺的透明材料,通过叙述他走我们的技术挑战行业克服在卓越的斜坡current-at-the-time“3-micron”技术。gydF4y2Ba

然后,他转向一个不祥的警告。我们正在接近尾声的摩尔定律。“1微米的物理限制,”他解释道。“物理清楚地表明,它是不可能去低于1微米,因此摩尔定律应该超过1985年。“在这一点上,他推断,我们将不再能够塞进更多的晶体管到硅面积相同。相反,未来集成成果必须通过更大的晶圆,更高的收益率,圆片规模集成。gydF4y2Ba

摩尔定律继续走强在接下来的三十年。gydF4y2Ba

现在,当我说“强大”,我的意思是年龄相当优雅。摩尔定律开始失去一些春天的一步Dennard扩展失败2006左右。最初,摩尔定律的概念是建立在扩展光刻最大成本效益,字面上的“填鸭式多个组件”到相同的硅区域。然而,世界迅速得知摩尔不仅仅给我们带来降低成本。每次我们攀登,我们增加了组件密度和降低成本,但是我们也有类似的提高性能和功率效率。这些性能、力量和区域(PPA)收益成为名副其实的权利,和工程师开始只是理所当然的是,就在所有三个指数改善每一个新节点。事实上,“区域”——最初的摩尔定律的主题——是第三计费PPA缩写。gydF4y2Ba

尽管“权力”添加到列表中,首先它撞上墙。Dennard扩展在大约2006失败了,不是因为我们不能包更多的晶体管到相同的硅区域,而不是因为我们不能使晶体管开关速度,而是因为在这个领域,许多晶体管开关,快速产生过多的热量。十年半之后,摩尔定律的PPA赏金已经成为条件。我们必须权衡之间P, P,为了符合我们的设计目标。我们不再把一切免费。gydF4y2Ba

这是一个警钟工程师。在过去的三十年里,几乎没有理由优化…什么,真的。毕竟,为什么要花大量的精力在提高15 - 20%,只是被2 x摩尔定律赏金的下一个节点,而另一个2 x两年后呢?我们只是专注于建筑的功能我们需要和依赖光刻技术进步使它更快,更便宜,更节能。然而,现在我们的工程师不能只是“手机”了。我们必须想出新的方法来提高性能和减少能耗,而不是依靠的半影摩尔定律让我们过去终点线在我们的系统设计。gydF4y2Ba

摩尔定律的“成本”腿凳子没有举起。而增加密度并继续使单位成本降低,一次性支出来创建一个新的芯片飞涨。为了保持机器的摩尔向前发展,我们必须在设计和制造执行文字魔力,与光学邻近校正等技术,多模式,以及极端紫外线(EUV)。一次性支出变得如此巨大,掩盖他们在生产运行超过单位成本在所有,但该最高销售量,大多数性能关键型设计。净效应是大多数行业最新的流程节点摔下来,经历了自己的“结束”摩尔定律的经济,而不是技术原因。gydF4y2Ba

我们已经进化已经远远超过摩尔定律,我们是时候停止测量,代表我们的技术和我们自己根据五十岁指标。我们混淆了公众的视听,损害我们的信誉,和损害理性思考多维,多才多艺的问题继续电子工业取得卓越的进步在过去的半个世纪。gydF4y2Ba

• 
• 
• 
• 
•