Chronologie de la loi de Moore

Je trouve incroyable comment les transistors par zone continuent d'augmenter. Comment a-t-il été réalisé jusqu'à présent? Mon ignorance me dit que si les circuits intégrés ont été conçus correctement d'une étape à l'autre, ils auraient dû être aussi loin en un temps beaucoup plus court, mais en même temps, je suis sûr que cela a été un grand nombre d'améliorations incrémentielles. La question est: quelles améliorations ont-ils été? S'ils étaient tous des variations sur un thème, ou des améliorations complètement différentes, c'était probablement un mélange, mais quelques éclaircissements sur le type d'améliorations qu'ils étaient, et pourquoi cela se fait en tant de petits incréments.

S'agit-il principalement d'améliorations dans la photo-lithographie? Ou des conceptions de transistors / circuits qui permettaient une plus grande tolérance aux imperfections? Ou des améliorations de la science des matériaux qui ont permis des matériaux de meilleure qualité dans les transistors, les pistes et les couches? D'autres facettes?

Merci

Si vous avez déjà travaillé sur un projet technique sérieusement complexe, vous saurez qu'il est fondamentalement impossible de concevoir quelque chose correctement dès le début.

Pensez-y. Si les hommes des cavernes venaient de penser correctement, alors ils auraient dû marcher sur la lune il y a 100 000 ans.

La fabrication de semi-conducteurs modernes est une entreprise très difficile, et elle a impliqué de nombreux défis d'ingénierie qui ont dû être surmontés pour le rendre possible. Vous ne pouvez pas surmonter ces défis simplement en concevant quelque chose de bien en premier lieu. La seule façon de le faire est de faire des pas de bébé. Lancez une nouvelle technologie. Ce ne sera pas très bien pour commencer. Il y aura beaucoup d'imperfections dans le processus et le rendement sera faible. Lentement, les gens découvrent comment optimiser les variables du processus afin de rendre le processus fiable et de rapprocher le rendement de 100%. Ensuite, vous faites un autre petit pas.

En théorie, il n'y a pas de différence entre la théorie et la pratique, mais en pratique c'est le cas.

Afin de passer du circuit intégré au processeur multicœur d'aujourd'hui, des innovations ont été apportées dans:

• Chimie: revêtements, croissance cristalline ultra pure
• Optique: Comment concentrez-vous les photons qui sont plus grands que les caractéristiques que vous créez? Comment générer une source lumineuse suffisamment brillante et à la courte longueur d'onde dont vous avez besoin. Cette source de lumière peut être l'un des plus gros consommateurs d'énergie dans une fabrique de semi-conducteurs.
• Aspects mécaniques: techniques de polissage des plaques de silicium ultra plates. Enregistrement (positionnement) précis des plaquettes pour des expositions répétées.
• Informatique: Vous avez besoin d'un ordinateur puissant pour pouvoir concevoir un processeur puissant. Catch 22.
• Construction: des usines massivement complexes et coûteuses devaient être construites afin de construire ces choses de manière fiable et économique.

"Ils auraient dû aller aussi loin en un temps beaucoup plus court"

Vraiment? Cela fait seulement 53 ans que le premier circuit intégré a été breveté en 1959. C'est incroyablement rapide, étant donné que les humains existent depuis des centaines de milliers d'années, et la plupart du temps, ils n'ont fait aucun progrès dans les circuits intégrés.

L'une des améliorations n'est pas électronique, mais plutôt optique. Les pas à pas de tranche qui sont utilisés pour projeter les motifs de différentes couches sur les résines photosensibles de tranche utilisent des lentilles optiques. Dans les années 80, lorsque les caractéristiques de quelques microns étaient courantes, on craignait qu'à des tailles de caractéristiques inférieures à environ 400 nm (la limite de la lumière visible), le système optique utilisé ne suffirait plus.

Aujourd'hui, nous avons des tailles de fonctionnalités allant jusqu'à 22 nm, et les steppers utilisent toujours des optiques pour transférer les motifs. Mais pas l'optique des années 80, ils n'étaient pas assez bons pour ce type de résolution.

C'est une industrie très compétitive. Si une entreprise avait pu fabriquer des appareils 100 nm en 1985, elle l'aurait fait. C'est précisément à cause de cette compétitivité que la loi de Moore continue de tenir.

Réduire les dimensions linéaires d'un facteur 2 n'est pas qu'une chose. Des progrès doivent être réalisés sur plusieurs fronts pour rendre possible une puce rentable dans le monde réel. Comme l'a mentionné Steven, l'une des limites technologiques a été la photolithographie, mais il y en a eu beaucoup d'autres. Je ne suis pas un concepteur de puces ou fab donc je ne connais pas tous les détails. Je sais que l'investissement dans un nouveau processus de fabrication de taille plus petite est énorme. Habituellement, les entreprises construisent de nouvelles usines pour un nouveau processus, car ce n'est pas aussi simple que de simplement remplacer une seule machine par une meilleure. Le traitement de l'air seul est un gros problème, et il y en a beaucoup d'autres.

La fabrication de transistors plus petits n'est qu'une partie de la fabrication de puces plus petites. Vous devez considérer les propriétés électriques des transistors à mesure qu'ils deviennent plus petits. La dissipation par zone augmente, ce qui entraîne une baisse de la tension de fonctionnement, mais cela donne un rapport plus faible entre le courant passant et coupé du FET. À son tour, cela augmente le courant de fuite, ce qui augmente la dissipation au repos. Une meilleure conductivité thermique du boîtier est nécessaire, et un meilleur transfert de chaleur sur la carte, etc. Cela continue indéfiniment avec de nombreux paramètres en interaction.

Je suis assez vieux pour me souvenir de plusieurs "barrières" où la physique fondamentale prétendait que nous ne pouvions pas aller plus loin et la loi de Moore était condamnée à décrocher. Chaque fois, des gens intelligents ont trouvé un moyen de faire quelque chose de différent pour contourner la physique. Je ne connais pas assez moi-même pour avoir une bonne idée quand le rythme d'avancement ralentira. Après avoir observé ce processus depuis le milieu des années 1970, j'ai été vraiment impressionné par le nombre de cycles de la loi de Moore qui ont déjà existé et par l'ampleur de l'évolution de l'informatique en une fraction de la vie.

1. L'économie dicte un nouveau processus de fabrication de plaquette qui change tous les 2 ans. Le nouvel équipement coûte des milliards tandis que le processus de construction et de réglage et la conception prennent du temps pour optimiser les rendements élevés et doivent ensuite être amortis pendant la production. Intel et IBM sont des leaders dans ce jeu avec des brevets de R&D et des capacités de processus.
2. Les modifications de conception incluent la mémoire flash passant des niveaux de quantification binaire à N, donc l'utilisation du DAC <> ADC peut obtenir une densité N plus élevée par cellule, mais cela a ajouté des frais généraux et de gros codecs ECC. tous les autres domaines se sont également améliorés.

3. IBM a maintenant inventé des cellules RAM qui peuvent prendre de 5 à 10 ans pour produire des puces de 150 To allant de 1e6 atomes à 12 atomes en utilisant un réseau cristallin antiferromagnétique

4. Les améliorations comprennent de nombreux changements importants tels que;

   • silicium contraint, introduit avec le procédé 90 nm en 2003
   • porte métallique à base d'hafnium et dernière haute barrière en métal (HKMG)

Il y a trop de changements pour résumer la réalisation de la loi de Moore, mais elle est accomplie dans chaque couche et département; financement, recherche, conception, architecture, fabrication, matériaux, processus, redondance et correction d'erreurs.

Chose drôle, ce n'est pas une loi de la physique, juste un modèle particulier de croissance ou de rétrécissement selon la façon dont vous le regardez.

Gordon Moore a 83 ans, retraité / président émérite, cofondateur et ancien président-directeur général d'Intel Corporation.

ajoutée

Une grande partie de la croissance des CPU doit être accordée aux réductions de coûts en $ / Go de RAM. En plus de la densité de surface, de l'architecture hiérarchique, il existe des dizaines d'autres facteurs tels que la réduction du temps de cycle de 100 heures à 36 heures dans les années 90 pour fabriquer chaque puce.

Les grandes sociétés de mémoire asiatiques ont rivalisé et continuent de réussir dans ce domaine. Cet article détaille quelques raisons intéressantes qui sont pertinentes aux défis de la «loi de Moore» et de la mémoire.