7nm IBM Chip fördubblar prestanda, bevisar Moore's Law till och med 2018

Annons

Moores lag är ett av dessa mirakel i det moderna livet som vi alla tar för givet, som livsmedelsbutiker och tandvård med anestesi.

I 50 år nu har datorprocessorer varit fördubbla deras prestanda Vad är Moores lag och vad har det att göra med dig? [MakeUseOf Explains]Otur har ingenting att göra med Moore's Law. Om det är den förening du hade, förvirrar du den med Murphys lag. Men du var inte långt borta eftersom Moores lag och Murphys lag ... Läs mer per dollar per kvadratcentimeter vartannat år. Denna exponentiella trend har tagit oss från ENIAC: s 500 floppar (flytande punktoperationer per sekund) till cirka 54 petaflops för den mest kraftfulla superdatorn idag, Tianhe-2. Det handlar om en tio biljoner gånger förbättring, under drygt ett sekel. Det är otroligt av någons räkning.

Denna prestation har hänt så tillförlitligt, så länge, att det har blivit en vardaglig sanning om datoranvändning.

Vi tar det för givet.

Därför är det så skrämmande att allt kan stoppa inom en snar framtid. Ett antal grundläggande fysiska gränser konvergerar för att stoppa utvecklingen av traditionella kiseldatorchips. Medan det finns

teoretisk datorteknik Den senaste datatekniken du måste se för att troKolla in några av de senaste datorteknologierna som är avsedda att omvandla världen inom elektronik och datorer under de närmaste åren. Läs mer som skulle kunna lösa några av dessa problem kvarstår faktum att framstegen för närvarande avtar. Dagarna med exponentiellt förbättring av datorer kan komma att ta slut.

Men inte riktigt ännu.

Ett nytt genombrott från IBM visar att Moores lag fortfarande har ben. En forskargrupp som leds av företaget har visat upp en prototyp för en processor med transistorkomponenter bara 7 nanometer breda. Detta är hälften av storleken (och fyrdubblar prestandan) för den nuvarande 14 nanometerteknologin, vilket skjuter bort Moore's Law till minst 2018.

Så hur uppnåddes detta genombrott? Och när kan du förvänta dig att se den här tekniken på riktiga enheter?

Gamla atomer, nya trick

Den nya prototypen är inte ett produktionschip, men den har producerats med kommersiellt skalbar teknik som skulle kunna komma på marknaden de närmaste åren (ryktet säger att IBM skulle vilja att chipet skulle bli premiär i 2017-2018. Prototypen är produkten från IBM / SUNY, ett IMB-forskningslaboratorium som samarbetade med State University of New York. Ett antal företag och forskningsgrupper samarbetade om projektet, inklusive SAMSUNG och Global Foundries, ett företag som IBM är betalar ungefär 1,3 miljarder dollar att ta över sin olönsamma chiptillverkningsvinge.

I grund och botten gjorde IBMs forskargrupp två viktiga förbättringar som gjorde detta möjligt: ​​utveckla ett bättre material och utveckla en bättre etsningsprocess. Var och en av dessa övervinner en viktig barriär för utveckling av tätare processorer. Låt oss titta på var och en av dessa i tur och ordning.

Bättre material

En av hinder för mindre transistorer är helt enkelt det krympande antalet atomer. en 7nm-transistor har komponenter som bara är cirka 35 kiselatomer i hela. För att strömmen ska flyta måste elektroner hoppa fysiskt från en atoms omloppsbana till en annan. I en ren kiselskiva, som traditionellt har använts, är det svårt eller omöjligt att få tillräcklig ström för att strömma genom ett så litet antal atomer.

För att lösa detta problem måste IBM överge ren kisel för att använda en legering av kisel och germanium. Detta har en viktig fördel: det ökar den så kallade “elektronrörelsen” - elektronernas förmåga att flyta genom materialet. Kisel börjar fungera dåligt på 10 nanometer skalan, vilket är en av anledningarna till att ansträngningarna att utveckla 10 nm processorer har stannat. Tillsatsen av germanium hoppar över denna barriär.

Finare etsning

Det finns också frågan om hur du faktiskt formar föremål som är lilla. Vägen datorprocessorer Vad är en CPU och vad gör den?Beräkningsförkortningar är förvirrande. Vad är en CPU ändå? Och behöver jag en fyr- eller dual-core processor? Vad sägs om AMD eller Intel? Vi är här för att förklara skillnaden! Läs mer som produceras använder extremt kraftfulla lasrar och olika optik och stenciler för att skära ut små funktioner. Begränsningen här är ljusets våglängd, vilket sätter en gräns för hur fint vi kan etsa funktioner.

Under en lång tid har chipstillverkningen stabiliserats med hjälp av en argonfluoridlaser med en våglängd på 193 nanometer. Du kanske märker att detta är ganska mycket större än de 14 nanometerfunktionerna vi har etsat med. Lyckligtvis är våglängden inte en hård gräns för upplösning. Det är möjligt att använda störningar och andra knep för att få mer precision. Emellertid har chipmakare tagit slut på smarta idéer och nu behövs en stor förändring.

IBM tog upp den idén har varit att använda en EUV-ljuskälla (Extreme Ultra Violet), med en våglängd på bara 13,5 nanometer. Detta, med liknande tricks som de som vi använde med argon-fluorid, bör ge oss en etsningsupplösning på bara ett par nanometer med mer utveckling.

Tyvärr kräver det också att man kastar bort det mesta av det vi vet om chiptillverkning, liksom de flesta av dem Den tekniska infrastrukturen utvecklades för det, en av anledningarna till att tekniken tog så lång tid att komma in i den egen.

Denna teknik öppnar dörren för att fortsätta utvecklingen av Moore's Law hela vägen ner till kvantgränsen - den punkt där kvantosäkerheten kring en elektrons position är större än transistorn själv, vilket gör att processorelement uppför sig slumpmässigt. Därifrån, verkligen ny teknik Kvantdatorer: slutet på kryptografi?Kvantberäkning som idé har funnits ett tag - den teoretiska möjligheten introducerades ursprungligen 1982. Under de senaste åren har fältet blivit närmare praktisk. Läs mer kommer att krävas för att driva datoren ytterligare.

De kommande fem åren med chiptillverkning

Intel kämpar fortfarande med att producera en livskraftig 10nm-processor. Det är inte tveksamt att IBMs koalition kunde slå dem till stöt. Om det händer kommer det att indikera att maktbalansen i halvledarindustrin äntligen har förskjutits från Intel.

Framtiden för Moore's Law är osäker. Men berättelsen slutar, den kommer att bli tumult. Riken kommer att vinna och förloras. Det kommer att vara intressant att se vem som hamnar på toppen när allt damm sänker sig. Och på kort sikt är det trevligt att veta att den ostoppbara marschen för mänsklig framsteg inte kommer att utgå i åtminstone ytterligare några år.

Är du upphetsad efter snabbare chips? Orolig för slutet av Moore's Law? Låt oss veta i kommentarerna!

Bildkrediter: datormikrochip via Shutterstock, “Silicon Croda”, “Argon-Ion Laser,” “Logotype Intel,” av Wikimedia