Sedan halvledarnas genomslag har krympning av transistorer medfört stora fördelar sett till prestanda, energieffektivitet och inte minst kostnad, där ett teknikkliv drygt vartannat år möjliggjort en dubblering av antalet transistorer utan prispåslag. Sedan några år tillbaka är den sista faktorn inte längre ett faktum och nu framgår att ännu större utmaningar vilar vid horisonten.

International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) är en organisation som bygger på ett samarbete mellan de stora kretsjättarna, vilka tillsammans spår om framtida material för nya tillverkningstekniker. I och med organisationens sista rapport har den även spelat ut sin roll, då det talas om att transistorkrympning väntas upphöra så tidigt som 2021.

Det som väntas inträffa år 2021 är att transistorer som fysiskt mäter in på endast 10 nanometer, når marknaden på bred front. Därefter har det talats om att det ska bli möjligt med ytterligare krympningar, men enligt ITRS gör den alltmer komplexa tillverkningen att det inte längre är ekonomiskt försvarbart.

Att 10 nanometer anges som gräns kan vara förvirrande då det på flera håll talas om en framtida övergång till 7 nanometer. I många av dessa fall handlar det dock om marknadsföring, där kretstillverkare vill påvisa en förbättring från tidigare snarare än att gå ut officiellt med ett korrekt värde.

Det här behöver dock inte betyda slutet på mer kostnadseffektiva och inte minst högpresterande kretsar. Istället väntas alternativa lösningar, som transistorer med högre prestanda (klockfrekvens) och att bygga vertikalt på höjden – någonting som redan görs med 3D NAND – att bli aktuella även för högpresterande lösningar som processorer och grafikkretsar. Det kan även bli tal om alternativa material än kisel för att fortsätta driva på utvecklingen.

Att bygga på höjden innebär även att alltmer värme måste avledas på en yta om enstaka hundra kvadratmillimeter. Därför spår ITRS att nya orosmoln är att vänta endast tre år senare, 2024, då den här typen av kretsar väntas slå i ett termiskt tak där mer värme genereras än vad som kan avledas.

Vad som händer efter detta är ännu inte känt, men sannolikt behöver saker som design och paketering omprövas från grunden. Någonting det ofta spekuleras i kan vara framtida är att kretsar utrustas med små mikroflödeskanaler, någonting som skulle effektivera värmeavledningen.

Källa: Arstechnica.