Moores Gesetz Zeitleiste

Ich finde es unglaublich, wie die Transistoren pro Bereich weiter zunehmen. Wie wurde es bisher erreicht? Meine Unwissenheit sagt mir, dass ICs, wenn sie von Stufe zu Stufe richtig entworfen worden wären, in viel kürzerer Zeit so weit gekommen sein sollten, aber gleichzeitig bin ich sicher, dass es eine große Anzahl von inkrementellen Verbesserungen war. Die Frage ist, welche Verbesserungen waren sie? Waren sie alle Variationen eines Themas oder völlig unterschiedliche Verbesserungen, war es wahrscheinlich eine Mischung, aber eine gewisse Aufklärung darüber, welche Art von Verbesserungen sie waren und warum sie in so vielen kleinen Schritten durchgeführt wurden.

Waren es hauptsächlich Verbesserungen in der Fotolithografie? Oder Transistor- / Schaltungsdesigns, die eine größere Toleranz gegenüber Unvollkommenheiten ermöglichten? Oder materialwissenschaftliche Verbesserungen, die qualitativ hochwertigere Materialien in den Transistoren, Spuren und Schichten ermöglichten? Irgendwelche anderen Facetten?

Vielen Dank

Wenn Sie jemals an einem ernsthaft komplexen technischen Projekt gearbeitet haben, werden Sie wissen, dass es grundsätzlich unmöglich ist, von Anfang an etwas richtig zu entwerfen.

Denk darüber nach. Wenn Höhlenmenschen nur richtig gedacht hätten, dann hätten sie vor 100.000 Jahren auf dem Mond laufen sollen.

Die Herstellung moderner Halbleiter ist ein ernsthaft schwieriges Geschäft, und es gab so viele technische Herausforderungen, die bewältigt werden mussten, um dies zu ermöglichen. Sie können diese Herausforderungen nicht einfach bewältigen, indem Sie etwas richtig entwerfen. Der einzige Weg, dies zu tun, besteht darin, kleine Schritte zu unternehmen. Bringen Sie eine neue Technologie zum Laufen. Es wird zunächst nicht sehr gut sein. Es wird viele Unvollkommenheiten im Prozess geben, und die Ausbeute wird gering sein. Langsam erarbeiten die Leute, wie sie die Prozessvariablen optimieren können, um den Prozess zuverlässig zu machen und die Ausbeute näher an 100% zu bringen. Dann machst du noch einen kleinen Schritt.

In der Theorie gibt es keinen Unterschied zwischen Theorie und Praxis, in der Praxis jedoch.

Um von der integrierten Schaltung zur heutigen Multicore-CPU zu gelangen, wurden Innovationen in folgenden Bereichen vorgenommen:

• Chemie: Beschichtungen, ultrareines Kristallwachstum
• Optik: Wie fokussieren Sie Photonen, die größer sind als die von Ihnen erstellten Merkmale? Wie erzeugen Sie eine Lichtquelle, die hell genug und mit der von Ihnen benötigten kurzen Wellenlänge ist? Diese Lichtquelle kann einer der größten Stromverbraucher in einer Halbleiterfabrik sein.
• Mechanische Aspekte: Techniken zum Polieren von Siliziumwafern ultraflach . Genaue Registrierung (Positionierung) der Wafer für wiederholte Belichtungen.
• Computing: Sie benötigen einen leistungsstarken Computer, um eine leistungsstarke CPU entwerfen zu können. Fang 22.
• Konstruktion: Um diese Dinge zuverlässig und wirtschaftlich zu bauen, mussten enorm komplexe und teure Fabriken gebaut werden.

"Sie hätten in viel kürzerer Zeit so weit kommen sollen"

"Ja wirklich?" Es ist erst 53 Jahre her, dass die erste integrierte Schaltung 1959 patentiert wurde. Das ist erstaunlich schnell, wenn man bedenkt, dass es Menschen seit Hunderttausenden von Jahren gibt, und die meiste Zeit haben sie bei integrierten Schaltungen überhaupt keine Fortschritte gemacht.

Eine der Verbesserungen ist nicht elektronisch, sondern optisch. Wafer-Stepper, mit denen die Muster für verschiedene Schichten auf die Fotolacke des Wafers projiziert werden, verwenden optische Linsen. In den 80er Jahren, als Strukturgrößen von einigen Mikrometern üblich waren, wurde befürchtet, dass bei Strukturgrößen unter etwa 400 nm (der Grenze für sichtbares Licht) das verwendete optische System nicht mehr ausreichen würde.

Heute haben wir Strukturgrößen bis zu 22 nm, und die Stepper verwenden immer noch Optiken, um die Muster zu übertragen. Aber nicht die Optik der 80er Jahre, sie waren nicht gut genug für diese Art der Auflösung.

Dies ist eine sehr wettbewerbsfähige Branche. Wenn ein Unternehmen 1985 100-nm-Geräte hätte herstellen können, hätten sie dies getan. Gerade wegen dieser Wettbewerbsfähigkeit gilt das Gesetz von Moore weiterhin.

Das Verkleinern linearer Dimensionen um den Faktor 2 ist nicht nur eine Sache. Es müssen an mehreren Fronten Fortschritte erzielt werden, um einen realen profitablen Chip zu ermöglichen. Eine der technologischen Grenzen war, wie Steven erwähnte, die Fotolithografie, aber es gab viele andere. Ich bin kein Chip- oder Fab-Designer, daher kenne ich nicht alle Details. Ich weiß, dass die Investition in einen neuen Fab-Prozess mit kleinerer Feature-Größe enorm ist. Normalerweise bauen Unternehmen ganz neue Fabriken für einen neuen Prozess, weil es nicht so einfach ist, nur eine einzelne Maschine durch eine bessere zu ersetzen. Allein die Luftbehandlung ist ein großes Problem, und es gibt viele andere.

Die Herstellung kleinerer Transistoren ist nur ein Teil der Herstellung kleinerer Chips. Sie müssen die elektrischen Eigenschaften der Transistoren berücksichtigen, wenn sie kleiner werden. Die Verlustleistung pro Bereich nimmt zu, was die Betriebsspannung nach unten treibt, aber dies ergibt ein geringeres Verhältnis zwischen dem Ein- und Ausschaltstrom des FET. Dies wiederum treibt den Leckstrom an, was die Ruheverlustleistung erhöht. Es ist eine bessere Wärmeleitfähigkeit für das Gehäuse und eine bessere Wärmeübertragung auf der Platine usw. erforderlich. Dies geht mit vielen interagierenden Parametern weiter und weiter und weiter.

Ich bin alt genug, um mich an mehrere "Barrieren" zu erinnern, an denen die Grundlagenphysik angeblich besagte, wir könnten nicht weiter gehen, und Moores Gesetz war zum Scheitern verurteilt. Jedes Mal fanden kluge Leute einen Weg, etwas anderes zu tun, um die Physik zu umgehen. Ich weiß selbst nicht genug, um eine gute Idee zu haben, wann sich das Fortschrittstempo verlangsamen wird. Nachdem ich diesen Prozess seit Mitte der 1970er Jahre beobachtet habe, war ich wirklich beeindruckt, wie viele Zyklen von Moores Gesetz es bereits gegeben hat und wie stark sich das Rechnen in einem Bruchteil eines Lebens verändert hat.

1. Die Wirtschaft schreibt eine Änderung des Waferherstellungsprozesses alle 2 Jahre vor. Neue Geräte kosten Milliarden, während der Bau- und Tuningprozess und das Design Zeit benötigen, um hohe Erträge zu optimieren, und müssen dann während der Produktion abgeschrieben werden. Intel & IBM sind führend in diesem Spiel mit F & E-Patenten und Prozessfunktionen.
2. Zu den Designänderungen gehört der Flash-Speicher, der von binären zu N Quantisierungsstufen wechselt, sodass bei Verwendung von DAC <> ADC log N mehr Dichte pro Zelle erzielt werden kann. Dies erhöht jedoch den Overhead und große ECC-Codecs. Jeder andere Bereich verbesserte sich ebenfalls.

3. IBM hat jetzt RAM-Zellen erfunden, die 5 bis 10 Jahre benötigen können, um 150 TB-Chips herzustellen, die unter Verwendung eines antiferromagnetischen Kristallgitters von 1e6-Atomen auf 12 Atome übergehen

4. Zu den Verbesserungen gehören viele wesentliche Änderungen wie:

   • gespanntes Silizium, 2003 mit dem 90-nm-Verfahren eingeführt
   • hafniumbasiertes Gate-Last-High-K-Metalltor (HKMG)

Es gibt zu viele Änderungen, um die Verwirklichung des Mooreschen Gesetzes zusammenzufassen, aber es wird in jeder Schicht und Abteilung durchgeführt. Finanzierung, Forschung, Design, Architektur, Herstellung, Materialien, Prozesse, Redundanz und Fehlerkorrektur.

Lustige Sache, es ist kein Gesetz der Physik, nur ein eigenartiges Muster von Wachstum oder Schrumpfung, je nachdem, wie man es betrachtet.

Gordon Moore ist 83 Jahre alt, pensioniert / emeritierter Vorsitzender, Mitbegründer und ehemaliger Vorsitzender und CEO der Intel Corporation.

hinzugefügt

Ein großer Teil des CPU-Wachstums muss auf die Kostensenkung bei $ / GB RAM zurückgeführt werden. Zusätzlich zur Flächendichte und hierarchischen Architektur gibt es Dutzende anderer Faktoren, wie z. B. die Reduzierung der Zykluszeit von 100 Stunden auf 36 Stunden in den 90er Jahren für die Herstellung jedes Chips.

Die großen asiatischen Speicherunternehmen haben sich in diesem Bereich beworben und sind weiterhin erfolgreich. Dieser Artikel beschreibt einige interessante Gründe, die für die Herausforderungen von "Moores Gesetz" und Gedächtnis relevant sind.