새로운 교차로에서의 무어의 법칙

최근 무어의 법칙이 어떻게 끝날지에 대한 많은 이야기가 있습니다. 사람들이 문자 그대로 수십 년 동안 그 죽음을 예언 해 왔으며, 이전에 문제를 해결해 왔지만 그 토론은 새로운 삶에 관한 것이 었습니다. M. Mitchell Waldrop이라는 Nature 의 저널에 실린 한 이야기는 차세대 국제 반도체 기술 로드맵 (ITRS)이 트랜지스터를 더 작게 만드는 것이 아니라 특정 응용을위한 칩 진보를 개발하는 데 초점을 맞출 것이라는 점을 확인합니다..

물론 무어의 법칙 (Moore 's Law)은 1965 년 4 월 일렉트로닉스 에디션에서 고든 무어 (나중에 인텔을 공동 설립 할 예정 임)가 매년 프로세서의 트랜지스터 수를 두 배로 늘렸다는 관찰에 근거하고있다. 1975 년에 그는 정확한 것으로 입증되었지만, 칩의 추정치를 2 년마다 두 배로 늘렸다.

1991 년 미국 반도체 산업은 유럽, 일본, 대만 및 한국의 산업 그룹의 기여로 ITRS가 될 것을 시작했습니다. 수년에 걸쳐이 로드맵에 많은 변화가있었습니다. 2000 년대 초까지는 칩의 트랜지스터 수가 매 세대마다 두 배가되었을뿐만 아니라 클럭 속도도 증가하여 성능이 크게 향상되었습니다. 1974 년 논문에 따르면 칩은 Dennard 스케일링이라고 불렀습니다. 트랜지스터가 스케일링됨에 따라 동일한 전력에서 성능이 거의 동일한 요인으로 향상되었다고합니다. 그러나 칩이 90nm 이하로 떨어지면 작동이 멈추고 칩이 3GHz 또는 4GHz에 도달하면 단순히 너무 많은 전력을 사용하고 너무 뜨거워졌습니다. 업계에서는 더 빠른 코어를 사용하지 않고 일부 응용 프로그램에서는 작동하지만 다른 응용 프로그램에서는 작동하지 않는 더 많은 코어를 사용하기로 결정했습니다. 한편, 모바일 칩의 인기가 높아지면서 더 낮은 전력 사용이 요구되었습니다.

또 다른 큰 변화는 재료와 관련이 있습니다. 이 기간 대부분의 시간 동안 칩은 대부분 MOSFET 또는 금속 산화물-실리콘 전계 효과 트랜지스터로 기본 재료는 상당히 단순했습니다. 지난 10 년 동안 우리는 스트레인 드 실리콘, 고유 전율 금속 게이트 및 FinFET 기술 (전통적인 재료 및 디자인이 달성 할 수있는 것 이상의 밀도와 성능을 향상시키는 모든 방법)의 도입을 보았습니다. 대부분의 관찰자들은 7nm 이하의 생산에 도달 할 때 실리콘 게르마늄 (SiGE) 및 인듐 갈륨 비소 (InGaAs)와 같은 새로운 대체 재료가 필요하며 결국 게이트-올 (gate-all)과 같은 다른 트랜지스터 구조로 이동할 수 있다고 생각합니다. -나노 와이어로 알려진 주변 트랜지스터.

최근, 칩 디자인의 패턴을 그리기 위해 실리콘 웨이퍼의 재료를 활성화시키는 빛을 비추는 리소그래피 도구는 193nm 침지 리소그래피가 수년 동안 표준으로 사용되면서 상대적으로 정적 인 상태를 유지해 왔습니다. 극 자외선 (EUV) 리소그래피로 알려진 교체없이 칩 제조업체는 다중 패터닝을 사용해야하므로 비용이 증가합니다. ASML과 파트너는 한동안 EUV를 연구 해 왔으며 이제는 7nm 생산을 목표로하는 것으로 보입니다.

Dennard 스케일링의 끝, 새로운 재료 및 다중 패턴의 조합은 각각의 새로운 기술 세대의 롤아웃 비용을 증가 시켰습니다. 인텔은 최근 10nm에 대한 계획이 14nm 도입 후 2 년 반이됐다고 말하면서 2017 년에 발생할 것이라고 말하고있다. 삼성과 TSMC는 10nm 칩을 대량 생산할 준비를하는 것에 대해 이야기하고있다. 2017 년에는 인텔을이 노드로 이길 수도 있습니다 (물론 노드 이름 지정 및 프로세스가 인텔만큼 치밀한 지 여부에 대한 질문이 있습니다).

ITRS 로드맵의 변화는 더 이상 확장이 계속 될 것이라는 것을 부정하지는 않지만, 우리가 사용했던 2 년 케이던스는 더 이상 실제 물리적 한계가 다가올 수는 없습니다. 그러나 장치 및 시스템 용 국제 로드맵이라고하는 새 버전은 센서, 스마트 폰 및 서버와 같은 다양한 응용 프로그램에 대해 다양한 종류의 기술을 강조합니다. 및 3D 메모리, 전력 관리 또는 아날로그 신호와 같은 상이한 것들을 위해 상이한 종류의 트랜지스터를 결합하는 단계를 포함한다.

무어의 법칙은 이번에 정말로 죽었습니까? 나는 그것을 의심한다. 인텔은 "무어의 법칙은 살아있다"고 말하며, 그와 다른 사람들은 비용이 계속 상승하더라도 칩이 향후 10 년 동안 계속 치밀해질 이유를 제시합니다. 그러나 소형 디바이스에서 데이터 센터까지 확장되는 단일 설계 개념에서 멀어지면서 칩 설계에 많은 변화가있을 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 이는 칩 설계자가 위험한 결정에 직면하게되므로 고객은 선택에 대해 더욱주의를 기울여야한다는 것을 의미합니다.