Az Intel bemutatta a világ első 45 nanométeres chipjét
A világon elsőként jelentett be 45 nanométeres csíkszélességű gyártástechnológiával készült chipeket az Intel -- szokás szerint SRAM lapkákról van szó, amelyek viszonylag egyszerű, többek között a processzorok gyorsítótáraiban is megtalálható memóriastruktúrák. A vállalat az elsőségen kívül ezzel azt is demonstrálni kívánta, jó úton halad afelé, hogy 2007 második felében elindíthassa a 45 nanométeres csíkszélességre való átállást. A fejleményekről Mark Bohr, az Intel gyártástechnológiai fejlesztésekért felelős igazgatója tájékoztatta a világsajtót.
Kisebb, gyorsabb, takarékosabb
A 45 nanométeres SRAM-lapkák 153 megabit, azaz nagyjából 19 megabájt kapacitásúak, és több mint 1 milliárd tranzisztort emésztenek fel. Az ezzel az eljárással kialakított struktúrák negyedannyi lapkaterületet fogyasztanak el, mint az azonos, de 90 nanométer csíkszélességű változatok -- tehát hasonló, valamivel nagyobb chipméret mellett akár nyolcmagos processzorokat is várhatunk 2008 magasságában.
A kisebb méreteken túlmenően a miniatürizáció kedvezőbb fogyasztási mutatókat és magasabb kapcsolási sebességeket eredményez. Az Intel 45 nanométeres, P1266 jelű eljárása 30 százalékkal alacsonyabb működési energiát, és ötödére csökkentett szivárgási áramot ígér egy adott, 65 nanométeres áramkör zsugorításakor -- azaz egy chip fogyasztása legalább 30 százalékkal csökken, de a szivárgási áram mértékétől függően ez 40-50 százalék közé is eshet.
153 megabit, több mint 1 milliárd tranzisztor
A szivárgási áram az éppen nem használt áramkörök, tranzisztoroknál fellépő jelenség, mikoris elektronok szöknek ki a vezető rétegből, feleslegesen növelve a fogyasztást. Egy modern, nagy teljesítményű processzornál az így keletkező fogyasztás a teljes energiafelvétel ötödét-harmadát is kiteheti. A méretek csökkenésével ez a jelenség egyre erősebbé válna, ha a mérnökök kezeletlenül hagynák.
A kedvezőbb energiafelvételi jellemzők mellett a 45 nanométeres eljárással készült tranzisztorok több mint 20 százalékkal nagyobb kapcsolási sebességet, azaz frekvenciát tudnak elérni, így azok a 65 nanométeres áramkörök, amelyek skálázódása előtt ez jelentette a szűk keresztmetszetet, ötödével magasabb órajeleket érhetnek el a feszültség megemelése nélkül.
| P1264 |
| A bejelentést a vállalat néhány héttel azután ejtette meg, hogy hivatalosan piacra dobta a világ első 65 nanométeres processzorát. Az Intel tavaly októberben kezdte meg a 65 nanométeres chipek, elsősorban a nemrég bemutatott kétmagos Yonah kereskedelmi szállításait partnereihez, így az év eleji rajtkor már azonnal lehetett notebookokat vásárolni egyes márkáktól. Az Intel hillsborói és chandleri üzemeiből már több mint 1 millió 65 nanométeres processzort juttatott az értékesítési csatornákba, és a termelés meredek felfutását várja: a vállalat az idei harmadik negyedévben akarja elérni az a pontot, mikor 65 nanométeres chipjeiből már többet szállít, mint a 90 nanométeres eljárással készültekből. |
A litográfia a probléma
A litográfiai (levilágító) berendezések relatív lassú fejlődése jelentősen hátráltatja a csíkszélesség csökkentésé, a chipgyártóknak különféle trükköket kell használnia annak érdekében, hogy továbbra is fel tudják használni már meglévő, méregdrága berendezéseket. A P1266 a tervek szerint az utolsó gyártástechnológiai generáció, ahol az Intel még a 193 nanométeres hullámhosszú fénnyel operáló száraz litográfiai berendezéseit használni tudja, az ezután következő eljárásokhoz szinte biztonsan eszközökre lesz szükség.
A 2009-ben esedékes 32 nanométeres gyártástechnológiában várhatóan már immerziós (merítéses) litográfiai eszközöket alkalmaznak, ennek az eljárásnak a lényege, hogy a szilíciumlemezen egy folyadékréteg segít a fénysugár fókuszálásában és a minták rajzolásában. A távolabbi tervekben szerepel az ún. extrém ultraviola (EUV) litográfiai berendezések bevetése, azonban ezek ára csillagászati.
Az EUV litográfia alkalmazásához speciális fényforrásokra, valamint a 10-70 nanométeres hullámhosszúságú fény visszaverésére alkalmas tükrökre van szükség. A jelenlegi, kísérleti EUVL rendszerek az USA csillagháborús programjának keretén belül kikísérletezett fényforrásokra épülnek. Az EUV litográfia alkalmazását tovább drágítja, hogy a levilágítás csak vákuumban történhet, mivel bármilyen apró porszemcse megzavarja a folyamatot. EUV litográfia esetén a fényt nem áteresztő, hanem 40 réteg szilíciumot és molibdént tartalmazó speciális tükrök segítségével irányítják a szilíciumlemezekre.
Bohr elmondása szerint az Intel továbbra sem tervezi az AMD és az IBM által választott SOI (szigetelőrétegbe ágyazott szilícium) bevetését, továbbra is "sima" feszített szilíciumot alkalmaz. Bár a felhasznált tranzisztor-technológia egyelőre nem nyilvános, a korábbi tervek alapján kapuelektródaként valószínűleg (vezető) fémet, pontosabban nikkel-szilicidet, szigetelőrétegként pedig magas k-együtthatójú dielektrikumot használnak. A két évvel ezelőtt még csak laboratóriumban demonstrált eljárás alkalmasságában a riválisok mellett akkor még maga Andy Grove, az Intel társalapítója is kételkedett.
Moore törvényétől hajtva
A szakadatlan, kétéves ciklusokban történő miniatürizáció a chipek exponenciális ütemű fejlődésének alapvető feltétele. Az egyre zsugorodó struktúrák, kedvezőbb fogyasztási és sebességbeli mutatók újabb és újabb mozgásterületet bocsátanak a mérnökök rendelkezésére, hogy egyre komplexebb, azaz nagyobb teljesítményű és több szolgáltatást nyújtó lapkákat tervezzenek. Ezt a trendet először az ősinteles Gordon Moore figyelte meg még 1968-ban, és publikált cikke után a jelenséget egyszerűen Moore törvényeként ismerjük.
Az egyre kisebb, már mindössze néhány száz atom széles vezetőrétegek és szigetelőanyagok kialakítása valamint megbízható működésre bírása egyre hatalmasabb nehézségeket gördít a félvezetőgyártó vállalatok elé, és egyre több kompromisszumra kényszeríti őket -- technikailag és gazdaságilag egyaránt. Mára az Intel az utolsó vállalat, amely egymaga folytat félvezető technológiai kutatásokat, a többi cég együttműködési megállapodások segítségével igyekszik úrrá lenni a nehézségeken.
Nincs már beláthatatlanul messze az az idő, mikor a ma használatos eljárásokkal lehetetlenné válik a méretek további csökkentése. Ezt az időt a szakértők valamikor a következő évtized második felére, vagy a 2020-as évekre teszik. Ezután következik a nanoelektronika kora, amelynek technológiái egyelőre a fejekben, vagy legfeljebb alapkutatásokat végző laboratóriumokban körvonalazódnak.