Elkészültek a világ első 22 nanométeres chipjei

Bizonyíték, nem ígéret

\"Az Intelnél Moore törvénye él és köszöni, remekül van\" - mondta el Otellini, demonstrálva az Intel technológiai erejét. Otellini egy 22 nanométeres eljárással megmunkált szilíciumszeletet mutatott be a San Franciscóban zajló IDF-en, mely azt bizonyítja, hogy a gyártástechnológiája működőképes, így a vállalat megkezdheti annak finomítását, ami elsősorban a kívánt működési paraméterek és selejthányad elérését jelenti.

Minderre a cégnek lényegében két teljes éve van, melyből egy évig még aktívan folyik a technológia fejlesztése, míg a második évben már az üzemek felkészítése és a tesztelés zajlik. A 22 nanométeres csíkszélességű tranzisztorok előállítására alkalmas gyártástechnológia kereskedelmi termelésbe történő bevezetése az Intel félvezetőgyártási technológiai ütemterve alapján 2011 második felében esedékes.

A vállalat kétévente mutat be újabb, kisebb geometriájú gyártástechnológiát, mely tipikusan fele akkora tranzisztorok, és 30-40 százalékkal kisebb áramkörök előállítására képes, miközben a tranzisztorok kapcsolási sebessége 20-30 százalékkal növekszik, vagy fogyasztásuk erőteljesen csökkenthető. A mostani 22 nanométeres demonstráció pontosan két évvel követi a 32 nanométerest, melyet szintén az IDF-en ejtett meg a vállalat. A jelek szerint tehát az Intel késlekedés nélkül vette az akadályokat.

Az Otellini által felmutatott waferen természetesen még nem a két év múlva megjelenő, egyébként még fejlesztés alatt álló processzorokat, hanem tesztchipeket gyártott le az Intel. A tesztchipek tipikusan és most is elsősorban a cache-eket felépítő SRAM áramköröket jelentenek, mivel ezek egyszerűek.

A most bemutatott chipek 364 megabit SRAM-ot és addicionális logikai áramköröket is tartalmaztak, és összesen 2,9 milliárd tranzisztorból álltak. Az SRAM cellák a világ eddig ismert legkisebbjei, a sűrűségre optimalizált változat mindössze 0,092 négyzetmikron területet foglal el, ami 0,92 milliárdomod négyzetcentiméter. Ez 46 százalékkal kisebb, mint a 32 nanométeres SRAM cellák 0,171 négyzetmikronja, és alig több mint negyede a jelenlegi 45 nanométeres technológiával elérhető méretnek.

Kevés részlet

Az Intel a bejelentéskor nem részletezte mélységeiben a 22 nanométeres eljárást, mindössze néhány dolgot említett nagy vonalakban. A 22 nanométeres technológia a magas k együtthatójú szigetelők és fémkapuk harmadik generációját alkalmazza majd, melyek lehetővé teszik, hogy a struktúrák miniatürizációja mellett jelentős teljesítménynövekedést vagy az aktív fogyasztás csökkenését, valamint, a szivárgási áram megfogását is fel tudja mutatni az új generáció - vagyis végeredményben jobb karakterisztikával rendelkezzen.

Az alkalmazott tranzisztorstruktúráról nem esett szó, így nem tudni, bevezeti-e végre a vállalat a háromkapus felépítést. A 22 nanométeres eljárás legfontosabb mozzanata az Intel számára azonban kétséget kizárólag az, hogy továbbra is 193 nanométeres hullámhosszúságú litográfiai berendezéseket alkalmaz, így azokat az Intelnek még további négy évig nem kell lecserélnie gyáraiban, aminek költsége több milliárd dollárt tenne ki. Az Intel vélhetően mindent megtesz, hogy kihúzza az extrém ultraibolya fényt (13,5 nanométeres hullámhossz) használó eszközök életképessé válásáig, melyek korábban elérhetetlen felbontást tesznek lehetővé, és vákuumot követelnek meg. A vállalat 22 nanométeren második generációs immerziós levilágítást alkalmaz a felbontásra kritikusan érzékeny rétegeknél, míg szárazat a többinél.

A 32 nanométer már elindult

Ezt a hibrid koncepciót a 32 nanométeres gyártásban vezeti be az Intel először, melynek bevezetése már megindult, a waferek már bekerültek a gyártósorokba, és a negyedik negyedévben már megkezdődik a kereskedelmi termékek szállítása. Eleinte a Westmere kódnéven ismert, kétmagos processzort termeli az Intel, mely grafikus chipet is integrál multi-chip tokozással, majd ezt követően bővül ki a portfólió, melyben hatmagos Core és Xeon chipek is megtalálhatóak lesznek. A Westmere generáció a Nehalem mikroarchitektúra inkrementális továbbfejlesztésével és 32 nanométeres implementációjával született meg.

A 32 nanométeres gyártástechnológia a magas k együtthatójú szigetelők és fémkapuk második generációjára épít, és az Intel történetében elsőként bevezeti az immerziós levilágítást, a felbontáskritikus rétegek kialakítása esetén. Mindez azonban lehetővé teszi a cég számára, hogy megszabaduljon a kétmenetes levilágítás (double patterning) szükségességétől ezeken a rétegeken, mely természetszerűleg csökkenti a gyártás sebességét, így a kibocsátást, így végeredményben az amortizáción keresztül drágítja azt.

A 32 nanométeres tranzisztorok típustól (NMOS, PMOS) függően 14 és 23 százalékkal nagyobb vezetési teljesítményt (IDSAT) mutatnak azonos szivárgási (100nA/um) szint mellett, és azonos vezetési teljesítményt pedig tized akkora szivárgás mellett képesek leadni. Az Intel e mellett első alkalommal dolgozott ki egy teljesen a beágyazott rendszerchipek számára optimalizált gyártási eljárást is, mely a fogyasztásra és integrációs sűrűségre helyez nagyobb hangsúlyt, a teljesítménnyel szemben. Ennek a 32 nanométeres eljárásnak a jellemzőit nem tárgyalta az Intel sem most, sem a mintegy két  hónappal ezelőtt megrendezett IEDM-en.

Az Intel a hillsborói üzemében dolgozza ki a jövő gyártástechnológiáit, sztenderdizálja az eljárást, majd tökéletes másolatként valósítja azt meg más chipgyáraiban. Az Intel eleinte a jövőre debütáló Sandy Bridge mikroarchitektúrát alkalmazó processzorokat fogja termelni ezen a csíkszélességen, majd 2012 során erre alapozva mutatja be új x86 és Itanium architektúráit.