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admin 1个月前 ( 09-19 03:29 ) 0条评论
摘要: 台积电靠什么让摩尔定律再“活”三十年?...

  假如您以为英特尔是推进并坚持摩尔规律的最大贡献者,那您或许还没有听说过Philip Wong对这个问题的观念。W顶蘑菇啥意思ong是台积电的研制副总裁,最近在Hot Chips会议上做了一个讲演。他说,摩尔规律不只现在还在见效,并且,假如有了正确的技能窍门,在未来三十年它将持续适用。

  “摩尔规律并没有死,”他告知Hot Chips的参会者。“它没有女儿的小渐渐走向逝世,并且现在还很管用。”

  Wrong表明,坚持摩尔规律的要害是不断前进器材的密度。他供认,跟着Dennard缩放规律的逝世,时钟速度现已到达了安稳水平,可是晶体管的密度将持续前进芯片的功能和能效。

  终究,选用什么样的办法完成更高的密度并不重要。依据Wong的介绍,只需半导体公司能够在更小的空间内集成更多的晶体管并前进能效,摩尔规律就能够连续。在短期内来看,或许需求经过传统办法完成这一点,即改善CMOS工艺技能,然后制作出具有较小栅极长度的晶体管。

  台积电现在正在蚀刻7纳米的晶体管,正在前往下一站-5纳米。Wong表明,5纳米节点的规划生态体系现已准备就绪,台积电现已开端了危险出产。也就是说,工艺节点和规划东西都现已完成了,并且正在试出产晶圆。在上一次财报电话会议上,台积电表明,计划将在2020年上半年开端量产5纳米芯片。并且,依据台积电的产品线技能路途,接下来还会有3纳米节点。

  可是,所有这些技能都是用来构建平面芯片的,这种办法终究将走到结尾。“假如你持续二维缩放,咱们的晶体管终究只包含几百个原子,终究将被原子这种基本粒子拦住前行的路途。”他解释道。

  可是,平面制作工艺的结尾并不意味着密度进步的完结。他指出,即便在Dennard缩放规律逝世后,半导体制作范畴仍然有许多立异,使晶体管密度坚持着上升走势。特别是,在选用了应变硅和高K金属栅极技能之后,以及引入了3D结构的FinFET之后。现在,业界正在探究一种被称为DTCO(规划和工艺协同优化)技能,来推进7纳米以下晶体管的开展。

  推进所有这些立异的原动力都来自于需求为那些需求更快、更节能的硬件的运用开发树精灵和雪人出新的核算渠道。核算渠道的演化现已走过了将近半个世纪的前史,从上个世纪70年代的小型核算机,到80年代的个人电脑,到90年代的互联网,再到现在的移动核算。每一个核算渠道都对晶体管密度提出了更高的要求,这些要求都需求半导体制kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际造工艺技能的前进来完成。Wong以为,下一个严重动力来自于人工智能和5G。

  那么,为了坚持摩尔规律的连续,需求进行哪些方面的立异呢?

  短期内,在2.5结构上运用小芯片构建多芯片封装将前进全体核算和存储密度,虽然芯片自身并没有变得更密布。Wong表明,和单个小芯片的工艺节点技能比较,更重要的是将这些小芯片集成在同一个封装中的技能。

  现在,台积电有自己的2.5D封装技能-晶圆级封装技能(CoWoS),英特尔竞争性封装技能是嵌入式多芯片互联桥(EMIB)。CoWoS技能在硅片中介层上放置小芯片和适宜的存储器材,并运用硅通孔(TSV)衔接它们,广寒魔宫然后构建起多芯片封装。其间,最值得一提的是英伟达的Tesla V100 GPU加速器,川岛雪肤它选用CoWoS技能将GV100 GPU与高带宽内存(HBM)模块封装河莉活在了一同。此外,英特尔、AMD和赛灵思行将推出的器材将完成更高等级的集成,更多数量的小芯片。

  可是,2.5D结构完成的密度进步现已没有多少空间了。更好的密度进步计划需求真实的3D封装技能。Wong说,现在最好的技能选项是N3XT,这是一种根据新式纳米资料的3D单片规划,能够在较细的粒度大将内存和逻辑器材集成在一同。N3XT是纳米工程核算体系技能的代表,学术界早在2015年就开端了对它的研讨,可是现在,有了台积电这样的巨子的介入,它无疑将具有甄彬还金很大的商业化时机。

  Wong放了一张幻灯片,显现了一个德米亚尼N3XT芯片的姿态。它由多层高能效逻辑器材(黄色)、高速内存(赤色)和大贵妻糯糯啊容量非易失性存储器(绿色)组成,各类器材以交织的办法堆叠在一同。所有这些都坐落传统的硅逻辑硅片(紫色)之上。

  这个技能的kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际要害是将所有这些不同的组件与一种被称为ILV的东西衔接起来,ILV是层间通孔(Inter-Layer-Via)的缩写。它和微米级的TSV不同,ILV能够在纳米级的尺度上构成。这是N3XT技能中十分重要的一部分,可是Wong没有给出太多阐明。明显,ILV是台积电一直在研讨的技能,并且申请了许多专利kmspic。

  在这些3D封装中,交织式的存储器和逻辑组件很重要,由于交织办法减少了这些组件之间的间隔,这就有或许完成5G和人工智能等运用需求的高带宽、低延aotm奥特曼动画片迟通讯。关于CMOS工艺来说,存储器和逻辑组件不或许交织放置,由于逻辑组件需求大约1000摄氏度才干进行蚀刻,这将破坏掉相邻的组件。为了交织,你需求一种能够在400摄氏度下操作的资料。

  正好的是,美脚社区曩昔几年中研讨的一些新资料好像比较适合在相对较低的温度下进行高功能晶体管额制作。和现在广泛用于半导体器材的块状硅基学生空间七天网络资料不同,这些新资料是一些过渡金属二硫化物(TMD),根据钼、钨和硒等元素。

  TMD资料还有很高的载流子迁移率,即电子能够轻松地经过它们活动,可是活动管道比较薄。假如您正在构建2纳米或3纳米以下的晶体管,TMD资料的这些特点正是您想要的。Wong表明,台积电现已在试验室内运用二硫化钨制作了试验性质的TMD喜丽康晶圆。

  别的一种新式纳米kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际资料是碳纳米管。Wong表明,台积电现已制作出了具有杰出半导体功能的试验版晶圆。实际上,业界现已推出了根据碳纳米管的逻辑器材和SRAM器材原型,包含麻省理工学院研讨人员最近完成的RISC-V器材。

  在存储器方面,Won露西皮德尔g表明最有或许进行3D集成的是自旋扭矩MRAM(女人性SST-MRAM)、相变存储器(PCM)、电阻RAM(ReRAM)、导电桥RAM(CBRAM)和铁电RAM(FeRAM)。这些新式存储器都具有RAM的要害特点,还邹友开与祖海结婚照能完成非易失性,并且在写入之前不需求擦除。其间kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际一些现已商业化,包含Everspin的MRAM、三星的嵌入kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际式MRAM、Crossbar的ReRAM和英特尔的3D XPoint(大多数人以为它是PCM的一种变体)。

  研讨人员现已仿真了N3XT器材的功能,并运用各种机器学习推理基准测验,把它们和在逻辑和存储容量崔晋的快手上与小勒优装备方面类似的传统平面型芯片进行了比较。研讨结果表明,和2D竞争者比较,N3XT器材的功率进步起伏在63倍到1971倍之间。 

  所有这些听起来都很鼓舞人心,可是Wong没有具体阐明这些技能如安在未来三十年内坚持摩尔规律的进步速度。比方,关于晶体管密度,切换到新的kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际纳米资料上必定会比2D器材有一次大起伏的进步,可是终究您也会遇到原子极限。

  从理论上来说,假如每隔18个月将3D器材的堆叠高度翻倍,类比地产商盖房子的视点,至少也能够完成密度的进步。可是,关于移动设备和其它嵌入式设备而言,这样构成的器材将变得十分粗笨,即便关于对尺度没有太大要求的数据中心核算机,这样迭代七代或许八代后,也能到达1kms,华裔城,情商-有爱沙龙,让爱心充溢这个国际2英尺的高度。

  为了让摩尔规律持续作业几十年,有必要一起开发其它立异性的技能,Wong并没有在其讲演中说到要进行哪些立异,以使得密度进步速度契合摩尔规律。可是,关于台积电这样的芯片制作商,它们的研讨人员必定会源源不断地进行立异,开发各种备选技淫词秽语术。在新的、更严苛的运用的推进下,这些技能的商业化进程便会加速。回望前史,展望未来,这些新运用必定会出现在不久的地平线。



(责任编辑:DF120)

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