IBM visar världens första krets tillverkad på 7 nanometer

Spännande.

Moores lag verkar ju inte stanna av iaf.

Hoppas att Intel är stressade!

"To reach such tiny geometries, self-aligned quadruple patterning (SAQR) and EUV lithography is used."
ArsTechnica

Vad detta ger en stark vink om är att Moores lag knappast gäller längre då den alltid handlat om ekonomi, att priset per transistor faller med en rätt konstant hastighet. Antal tillverkningssteg verkar explodera i vid krympningar nu, något som rejält driver upp tillverkningskostnaden. Att det ändå kan vara en ekonomisk vinst, i alla fall på sikt, är att mindre noder trots allt ger fler transistorer per ytenhet som kan användas till fler kretsar per "wafer", högre mått av integration och därmed färre kretsar totalt samt möjliggöra mer avancerade kretsar med nya / snabbare funktioner.

Redan Intels 22nm FinFET och nu Samsungs/GloFo 14nmFF+ / TSMC 16nmFF har varit enormt mycket dyrare att ta fram än tidigare, 28nm processen lär finnas kvar länge än då den fortfarande är billigast även räknat per transistor.

Varför går IBM ut med sina upptäckter och stora genombrott? Hade det inte varit bättre att hålla det för sig själv? Typ köpa upp AMD, implentera tekniken och köra över Intel.

Ett pressmeddelande är inte 2000 sidor av detaljerade specifikationer. Om det var så hade jag förstått din fråga.

IBM tjänar sina intäkter som konsultbolag. Om man går ut med att man gjort stora upptäckter får man saftiga konsultkontrakt

Inte helt oväntat då masken inte kan vara mindre än våglängden på ljuset man försöker maskera bort. Bygger man saker som är 7 nm stora så kan man inte ha en så liten mask om man belyser det med ljus på 13 nm. Det går inte igenom något alls då och elektromagnetisk strålning på 7 nm är röntgenstrålning, det vill säga joniserande. Det är en dålig kombination med väldigt små halvledare.

För den som vill ha lite perspektiv på på storleken så ser kisels kristallstruktur (diamantstruktur) ut såhär:

Sidan på kuben är 0,543 nm. Germanium har samma kristallstruktur fast något större på 0,566 nm. SiGe har även den diamantstruktur och storleken beror av blandningen av kisel och germanium. Namnet till trots så är det inte nödvändigtvis en 50/50 blandning på molbasis. Man brukar skriva den som Si_1-xGe_x. Om vi faktiskt har en struktur som är 7 nm så är den 13-26 atomer bred, beroende lite på hur man räknar i kristallstrukturen.

Det här kan bli viktigare än många anar

Bra även att någon kan utmana intel på framstegsfronten.

Jag har läst på en del och det verkar som att IBM kommer att licensiera tekniken till Global Foundries som bland annat tillverkar kretsar för.... AMD.

Det här kan bli intressant, mycket intressant.

För egen del så tycker jag de är mer spännande vad 7nm kan göra för mobila chips än vad de kan göra för desktop. Vi får ju både bättre batteritid, vilket verkligen behövs, och mer kraft. Nu behöver de bara göra skärmarna tio ggr mer strömsnåla vid högljusstyrka och sedan få fram de där batterierna som går ladda upp på 10 sek som har 10.000mAh och gärna trycka i lite av de där råtthjärnecellerna så jag har 1 YottaBytes.

Fast det uttalandet om 50% bättre prestanda per Watt måste vara ungefär lika träffsäkert som att spå i teblad i det här läget, t.ex. så finns överhuvudtaget ingen kommersiellt gångbar 10nm process ännu så man vet inte ens vad man jämför med! Sedan finns lite annan forskning på gång också, Intel tittar på Quantum Well FETs (RealWorldTech), får man till det på 10nm lär processen som beskrivs här vara ens i närheten av 50% mer effektiv (om man inte också inför QWFETs).

Och oavsett låter 50% väldigt optimistiskt givet vad vi sett från Intels 22nm->14nm och Samsung/GloFo 28nm->20nm->14nm. Till och med marknadsmaterialet från dessa företag säger "upp till 30% bättre prestanda per Watt", det är nog ett mer realistiskt riktmärke.

Efter att läst på lite om vad folk säger om denna nyhet på olika forum så verkar det väldigt många som jobbar med kretstillverkning påpekar är att om inget väldigt radikalt händer så kommer dessa kretsar vara svindyra att tillverka.

Tydligen har man redan tillverkat kretsar baserat på germanium, fördelen om jag förstod rätt var att man kan nå något högre frekvens. Nackdelen är att materialet i sig är väldigt mycket dyrare att köpa in och betydligt svårare att jobba med, båda drar upp kostnaden för tillverkning. Har tydligen används i några enstaka superdatorer.

Även Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) är något som rent tekniskt går att använda redan idag, men även här problem extremt hög kostnad bl.a. från att effektiviteten på dessa som tydligen ligger på problematiskt låg nivå (effekt man stoppar in i lasern kontra den som faktiskt når kretsen). Läser man Wiki-sidan om EUV så slås man också av vilka kostnader som kommer vara associerade med den effekt som krävs:

"While state-of-the-art 193 nm ArF excimer lasers offer intensities of 200 W/cm^2,[5] lasers for producing EUV-generating plasmas need to be much more intense, on the order of 10^11 W/cm^2. This indicates the enormous energy burden imposed by switching from 193 nm light (power output approaching 100 W) to EUV light (10 kW). An EUV source driven by a 200 kW CO2 laser with ~10% wall plug efficiency consumes an electrical power of ~2 MW, while a 100 W ArF immersion laser with ~1% wall plug efficiency consumes an electrical power of ~10 kW."

Att man var tvungen att börja med "double patterning" var en stor orsak till Intels försening på 14nm och att de andra fick sina 20nm rejält försenade, det drev också upp tillverkningskostnaden. Här pratar man om "quadruple patterning" i kombination med EUV...

Med tanke på att Samsung/GloFo fortfarande är väldigt låg "yield" på sin 14nmFF++, man inte lyckats gjort en enda high-end krets på ett kommersiellt gångbart sätt samt att Intel (som än så länge bara har 14nm kretsar <100mm^2 på marknaden) verkar sikta på att börja kommersiellt produktion på 10nm 2017. Att komma igång med 7nm tillverkning 2017-2018 betyder rimligen att målet är att överhuvudtaget lyckas tillverka en komplett krets till dess (det man gjort nu är fått till några fristående transistorer), kommersiell produktion på 7nm innan 2020 är nog extremt optimistiskt.

Men som datornörd får man verkligen hoppas att något på något magiskt sätt lyckas ta sig förbi alla utmaningar, gärna på betydligt kortare tid än min lekman-gissning

Har du sett något om vilket förhållande de har mellan germanium och kisel?

Intressant läsning på wikisidan för övrigt. Tackar och bockar för tipset. (https://en.wikipedia.org/wiki/Extreme_ultraviolet_lithography)

Verkar som att de tittar på alternativa ljuskällor också. Nu dumpar de en absurd effekt från en koldoxidlaser för att sparka loss elektroner från något som i sin tur skapar UV-laser. TSMC leker tydligen med en 200 kW koldioxidlaser. För de som inte har koll så är laserskärare som tar trä 40-100 W. Industriella lasrar ligger på 1-10 kW och de skär upp till ett par centimeter stål. Verkar som att man tittar på att använda en "free electron laser" och synkotronstrålning som alternativ. Båda är sjukt häftiga apparater. Lasern som TSMC använder skulle för övrigt ge en uteffekt på 30 W. Målet är ett par hundra watt.

Det är väldigt mycket häftig fysik som ligger bakom modern kretstillverkning.

Att vi inte bara kommer hoppa bort från kisel transistorer förstår nog de flesta... men om du har 2 alternativ.
1. Sluta göra snabbare processorer och stanna av all utveckling. (Då kisel inte fungerar idag, på något sätt, på mindre än 10nm, av vad jag kan läsa).
2. Utveckla och använda ett otroligt dyrt och exotiskt material, teknik och energitörstiga lasrar MEN du kan då fortsätta utveckla nya kretsar...

... vilket tror du sker?

Tror hårddiskar är ett exempel på detta. Vi var fast med 2-3 TB HDD länge... 4TB kom och sen skulle vi inte komma mycket mer. Tekniken hade nått sitt max. Svaret? Använda en svindyr gas, helium, göra nya tekniker för modifiera skriv och läshuvud med olika storlekar. Nu har vi 10TB HDD...
Varför? jo för om de slutar utveckla så går de i konkurs...

Samma har du med LED.
LED började som små effektiva signal lampor. Idag kan de ersätta halvljuset på bilarna, gatubelysning och 60-75W+ glödlampor. Varför? Jo för man öste in mer och mer pengar för ny teknik, forskning och tvingades testa fram nya sätt. Detta pga glödlampor förbjöds och man var tvungen att ha en ersättare. Även om dioderna som gör dessa vita lampor är dyrare än en vanlig röd signallampa så är de betydligt mer användbara och priserna går se när volymerna ökar.

På samma sätt tvingas nu LG och Samsung mfl brottas med nästa gen TV-apparater. De har haft usel yield, kort livslängd och fungerat dåligt. Men där finns potential...

Eller varför inte Litium batteriet?
Cobolt är ett sällsynt, dyrt ämne att få fram, och ändå har batterierna sats i allt från mobiler, bilar till allt mellan... Teslas största fiende är just nu detta material som det är så brist på, och det finns inga andra alternativ...

Massproduktion och utvecklingen har tvingat dessa litiumbatterier att gå från fåtal och dyra till vanliga och billiga. Detta trots att litiumbatterier är rena rama bomber...
Vatten => de bildar vätgas och värme och exploderar
Låg spänning => de kortsluts
Hög spänning => de överhettar och börjar brinna
hög värme => de exploderar, utvecklar vätgas och blir en självdrivande kemisk reaktion.
Trots detta så har man med små elektroniska skyddskretsar tyckt att dessa är nu säkra nog för oss alla att använda och hantera.

Min poäng är... visst är där enorma hinder som gör dessa konstiga legeringar med kisel- och germaniumbaserade svåra och dyra, men det kommer inte spela någon roll, OM vi inte har något annat alternativ. Vi måste ha utvecklingen, annars kan Intel vfl lägga ner och gå hem...