Intel: Mengikuti Hukum Moore menjadi tantangan

Intel akan memajukan Hukum Moore untuk masa mendatang, tetapi tetap dengan itu menjadi lebih menantang sebagai geometri chip menyusut, menurut seorang eksekutif perusahaan.

Hukum Moore didasarkan pada teori bahwa jumlah transistor yang dapat ditempatkan pada ganda silikon setiap dua tahun, yang membawa lebih banyak fitur pada chip dan menyediakan peningkatan kecepatan. Menggunakan Hukum Moore sebagai dasar, Intel selama beberapa dekade telah menambahkan lebih banyak transistor sambil mengurangi ukuran dan biaya chip. Kemajuan manufaktur membantu membuat ponsel pintar, tablet dan PC lebih cepat dan lebih hemat daya.

Intel

Tetapi karena chip menjadi lebih kecil, mempertahankan kecepatan dengan Hukum Moore mungkin lebih sulit hari ini daripada di tahun-tahun sebelumnya, kata William Holt, wakil presiden eksekutif dan manajer umum Kelompok Manufaktur Teknologi Intel, saat berpidato di Jeffries Global Technology, Media, dan Telecom Conference minggu ini.

"Apakah kita hampir berakhir daripada kita lima tahun yang lalu? Tentu saja. Tapi apakah kita sampai pada titik di mana kita dapat meramalkan tujuan itu secara realistis, kami tidak berpikir demikian. Kami yakin bahwa kami akan terus menyediakan blok bangunan dasar yang memungkinkan peningkatan dalam perangkat elektronik, "kata Holt.

akhir dari kemampuan industri untuk menskala chip dalam ukuran telah menjadi topik di benak setiap orang selama beberapa dekade, kata Holt, tetapi menolak argumen oleh para pengamat dan eksekutif industri bahwa Hukum Moore telah mati. Beberapa prediksi tentang hukum itu berpandangan pendek, dan paradigmanya akan terus berlaku ketika Intel mengukur ukuran chip, kata Holt.

Intel

"Saya di sini bukan untuk memberi tahu Anda bahwa saya tahu apa yang akan terjadi. 10 tahun dari sekarang. Ini terlalu rumit ruang. Setidaknya untuk beberapa generasi berikutnya kita yakin kita tidak melihat akhirnya datang, "kata Holt, berbicara tentang generasi proses manufaktur.

Hukum Moore adalah yang pertama didirikan pada tahun 1965 oleh Gordon Moore, yang mendirikan Intel pada tahun 1968 dan akhirnya menjadi CEO pada tahun 1975. Naskah asli pada hukum, yang diterbitkan di majalah Electronics pada tahun 1965, berfokus pada ekonomi terkait dengan biaya per-transistor, yang akan datang turun dengan skala.

"Kenyataan bahwa sekarang ketika kita melihat masa depan, ekonomi Hukum Moore … berada di bawah tekanan yang besar mungkin tepat karena itu pada dasarnya apa yang Anda berikan. Anda memberikan manfaat biaya setiap generasi, "Kata Holt.

Tapi Holt mengatakan manufaktur itu chip yang lebih kecil dengan lebih banyak fitur menjadi tantangan karena chip bisa lebih sensitif terhadap "kelas cacat yang lebih luas." Sensitivitas dan variasi kecil meningkat, dan banyak perhatian terhadap detail diperlukan.

"Ketika kita membuat hal-hal yang lebih kecil, upaya yang dibutuhkan untuk membuat mereka benar-benar bekerja semakin sulit," kata Holt. "Hanya ada lebih banyak langkah dan masing-masing langkah tersebut membutuhkan upaya tambahan untuk mengoptimalkan."

Untuk mengimbangi tantangan dalam penskalaan, Intel mengandalkan alat dan inovasi baru.

"Apa yang menjadi solusi untuk ini adalah inovasi. Bukan hanya penskalaan sederhana seperti 20 tahun pertama atau lebih, tetapi setiap kali sekarang Anda melewati generasi baru, Anda harus melakukan sesuatu atau menambahkan sesuatu untuk memungkinkan penskalaan atau peningkatan itu untuk dilanjutkan, "kata Holt..

Intel

Intel memiliki teknologi manufaktur paling maju di industri saat ini, dan merupakan yang pertama menerapkan banyak pabrik baru. Intel menambahkan tegang silikon pada proses 90-nanometer dan 65-nanometer, yang meningkatkan kinerja transistor, dan kemudian menambahkan material gerbang-oksida-juga disebut gerbang logam k tinggi-pada proses 45-nm dan 32-nm.

Intel mengubah struktur transistor menjadi bentuk 3D pada proses 22-nm untuk terus menyusut chip. Chip 22-nm terbaru memiliki transistor yang ditempatkan di atas satu sama lain, memberikannya desain 3D, daripada bersebelahan satu sama lain, yang merupakan kasus dalam teknologi manufaktur sebelumnya.

Intel di masa lalu telah membuat chip untuk dirinya sendiri, tetapi dalam dua tahun terakhir telah membuka fasilitas manufakturnya untuk membuat chip secara terbatas untuk perusahaan seperti Altera, Achronix, Tabula dan Netronome. Minggu lalu Intel menunjuk mantan kepala pabrikan Brian Krzanich kepada CEO, mengirim sinyal bahwa ia mungkin mencoba memonetisasi pabriknya dengan mengambil kontrak pembuatan chip yang lebih besar. Nama Apple telah melayang sebagai salah satu kemungkinan pelanggan Intel.

Bagi Intel, kemajuan di bidang manufaktur juga berkorelasi dengan kebutuhan pasar perusahaan. Dengan melemahnya pasar PC, Intel telah meluncurkan chip Atom yang hemat daya untuk tablet dan smartphone berdasarkan teknologi manufaktur terbaru sebagai prioritas. Intel diperkirakan akan mulai mengirimkan chip Atom yang dibuat menggunakan proses 22-nm pada akhir tahun ini, diikuti oleh chip yang dibuat menggunakan proses 14-nm tahun depan.

Intel minggu ini mengatakan chip Atom 22-nanometer yang akan datang berdasarkan pada yang baru. arsitektur yang disebut Silvermont akan sampai tiga kali lebih cepat dan lima kali lebih hemat daya daripada pendahulunya yang dibuat menggunakan proses 32-nm yang lebih lama. Keripik Atom termasuk Bay Trail, yang akan digunakan dalam tablet akhir tahun ini; Avoton untuk server; dan Merrifield, karena tahun depan, untuk smartphone. Intel berusaha mengejar ketinggalan dengan ARM, yang prosesornya digunakan di sebagian besar ponsel pintar dan tablet saat ini.

Proses penskalaan ukuran chip akan membutuhkan banyak ide, banyak di antaranya mengambil bentuk dalam penelitian universitas yang didanai oleh pembuat chip dan asosiasi industri semikonduktor, kata Holt. Beberapa ide berputar di sekitar struktur transistor baru dan juga bahan untuk menggantikan silikon tradisional.

"Strain adalah salah satu contoh yang kami lakukan di masa lalu, tetapi menggunakan germanium bukan silikon tentu kemungkinan yang sedang diteliti. Bahkan lebih eksotis, pergi ke material III-V memberikan keuntungan, "kata Holt. "Dan kemudian ada perangkat baru yang sedang dievaluasi serta berbagai bentuk integrasi."

Keluarga bahan III-V termasuk galium arsenide.

Penelitian juga sedang berlangsung di perusahaan seperti IBM, yang sedang menyelidiki prosesor graphene, nanotube karbon dan sirkuit optik dalam prosesor silikon.

Yayasan Sains Nasional pemerintah AS memimpin upaya yang disebut "Ilmu Pengetahuan dan Teknik di belakang Hukum Moore" dan mendanai penelitian tentang manufaktur, nanoteknologi, chip multikore dan teknologi baru seperti kuantum komputasi.

Intel

Kadang-kadang, tidak membuat perubahan segera adalah ide yang bagus, kata Holt, menunjuk ke transisi Intel 1 ke interkoneksi tembaga pada proses 180-nm. Intel adalah penggerak ke tembaga terlambat, yang Holt katakan adalah keputusan yang tepat pada saat itu.

"Peralatan itu belum cukup dewasa pada saat itu. Orang-orang yang pindah [awal] berjuang mati-matian," kata Holt, menambahkan bahwa Intel juga membuat langkah terlambat ke litografi pencelupan, yang menyelamatkan jutaan dolar perusahaan.

Pada saat Intel pindah ke litografi pencelupan, transisi berjalan lancar, sementara para pengguna awal kesulitan.

Langkah besar berikutnya untuk pabrikan chip adalah wafer 450 mm, yang akan memungkinkan lebih banyak chip dibuat di pabrik dengan biaya lebih murah. Intel pada bulan Juli tahun lalu menginvestasikan $ 2,1 miliar di ASML, pembuat alat, untuk memungkinkan sirkuit chip yang lebih kecil dan wafer yang lebih besar. Mengikuti jejak Intel, TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) dan Samsung juga berinvestasi dalam ASML. Beberapa pelanggan TSMC termasuk Qualcomm dan Nvidia, yang merancang chip berdasarkan prosesor ARM.

Investasi Intel dalam ASML juga terkait dengan pengembangan alat untuk penerapan teknologi EUV (ultraviolet ekstrim), yang memungkinkan lebih banyak transistor untuk dijejali silikon. EUV mempersingkat rentang panjang gelombang yang diperlukan untuk mentransfer pola sirkuit pada silikon menggunakan masker. Yang memungkinkan penciptaan gambar yang lebih halus pada wafer, dan chip dapat membawa lebih banyak transistor. Teknologi ini dipandang penting untuk kelanjutan Hukum Moore.

Holt tidak dapat memprediksi kapan Intel akan pindah ke wafer 450-milimeter, dan berharap itu akan datang pada akhir dekade ini. EUV telah terbukti menantang, katanya, menambahkan bahwa ada masalah rekayasa yang harus diselesaikan sebelum dilaksanakan.

Namun demikian, Holt yakin tentang kemampuan Intel untuk menurunkan dan tetap di depan saingan seperti TSMC dan GlobalFoundries, yang mencoba mengejar manufaktur dengan implementasi transistor 3D dalam proses 16-nm dan 14-nm, masing-masing, berikutnya tahun. Tetapi Intel maju ke generasi kedua dari transistor 3D dan tidak seperti para pesaingnya, juga menyusutkan transistor, yang akan memberikan keuntungan manufaktur.

Berbicara tentang pesaing Intel, Holt berkata, "Karena mereka telah cukup jujur ​​dan terbuka mereka akan menjeda skala area, mereka tidak akan mengalami penghematan biaya. Kami akan terus memiliki keunggulan substansial dalam kinerja transistor. "