Baserat på observationer från Intel-grundare Gordon Moore på 1960-talet, säger Moore’s Law att antalet transistorer i integrerade kretsar fördubblas varje år. Inledningsvis krävde “Lag” transistorer att multiplicera varje år. Med företag som TSMC och Samsung som släpper 7nm processchips och arbetar med 5nm produktion för nästa år, finns det frågor om hur lång tid Moore’s Law ska löpa. Förra året avslöjade Samsung en färdplan som förde den till 3nm-chipet 2022 och TSMC arbetade också med logistik så att det också kunde producera ett 3nm-chip på några år. Anledningen till att detta är viktigt är att ju fler transistorer som kommer in i IC, desto kraftfullare och energieffektivare chipet. Till exempel användes Apple SoC A4 på Apple iPhone 4 på 2010-talet och den ursprungliga Apple iPad tillverkades med en 45nm-process. Det är jämförbart med 7nm-processen som användes för att producera A12 Bionic SoC som användes i iPhone-serien 2018. Vill du blåsa ditt sinne? 5nm-chipet som rullar från monteringslinjen nästa år kommer att ha 171,3 miljoner transistorer per kvadratmillimeter.
TSMC säger att Moores lag inte är död
Förra veckan skrev TSMC: s globala marknadsföringschef Godfrey Cheng om framtiden för Moore’s Law. TSMC är världens största halvledargjuteri och tillverkar chips designade av företag som Apple, Huawei, Qualcomm och andra. I sitt inlägg sade Cheng att TSMC fortfarande har många år framför innovation där det kommer att fortsätta att krympa storleken på varje transistor och sätta fler av dem på trånga platser.
TSMC gör sig redo att producera 5nm chips nästa år
Cheng noterar att eftersom Moore’s Law i grund och botten bygger på ökad täthet finns det olika saker som kan göras för att pressa fler transistorer i integrerade kretsar. Ett sätt är genom förbättrad förpackning, som är en industriell jargong för spånhus. En annan möjlighet är att flytta från kisel till tvådimensionellt material. För detta ändamål sa Cheng att TSMC kommer att gå igenom det periodiska systemet för att leta efter sådana material. Slutligen kommer TSMC att stapla transistorer ovanpå varandra istället för att placera dem sida vid sida.
“Låt oss först diskutera elefanterna i rummet. Vissa tror att Moores lag är död eftersom de tror att det inte längre är möjligt att fortsätta att krympa transistorn ännu längre. Bara för att ge dig en uppfattning om omfattningen av moderna transistorer är den typiska porten cirka 20 nanometer lång En vattenmolekyl är bara 2,75 Ångström eller 0,275 nanometer i diameter! Nu kan du börja räkna antalet atomer i transistorn. På denna skala begränsar många faktorer tillverkningen av transistorer. transistorer? Hur gör du det för de miljarder transistorer som finns på moderna chips? Hur bygger du detta chip som har miljarder transistorer på ett kostnadseffektivt sätt?
Moores lag handlar om att öka densiteten. Utöver nivån på systemdensitet som uppnås genom avancerad förpackning kommer TSMC att fortsätta öka densiteten på transistornivå. Det finns många vägar tillgängliga för TSMC för att öka transistortätheten i framtiden. En möjlig väg framåt är användningen av transistorer gjorda av tvådimensionellt material istället för kisel som kanaler – vi invaderar det periodiska systemet. Genom att potentiellt använda dessa nya material är en möjlig framtid för en stor ökning av densitet att tillåta stapling av flera lager av transistorer i det vi kallar en 3D monolitisk integrerad krets. Du kan lägga till en CPU på GPU ovanför AI Edge-maskinen med ett lager minne i mellan. Moores lag är inte död, det finns många olika vägar för att ständigt öka densiteten. “- Godfrey Chang, chef för global marknadsföring, TSMC
TSMC säger att nyckeln till att hålla Moores lag vid liv finns i denna tabell
Vi måste höra mer om Moore’s Law den här veckan under Hot Chips Symposium om High Performance Chips som börjar i morgon i Palo Alto, Kalifornien. På tisdagen, TSMC Corporate Research VP, Dr. Philip Wong, håller en föreläsning med titeln “Vad kommer nästa nod att ge oss?” Det mest uppenbara svaret är en handenhet som är mer kraftfull och energieffektiv.
