Сегодня, компании уменьшают чипы (чем только ухудшают их производительность), а затем находят дополнительные технологии, которые могут увеличить производительность, но таким образом возвращают потребление энергии на начальный, полный уровень.
Владелец RealWorld и аналитик Дэвид Кантер опубликовал доклад, изложив свои мысли о том, что Intel идут к 10нм узлу, и предсказывает, что технический гигант создаст парочку новых технологий, используя новые узлы: квантовую яму и III-V полупроводники.
Начнем, пожалуй, с III-V полупроводников. В течении многих лет, Intel проводили оценку нового поколения полупроводниковых материалов. Еще в 2012 Марк Бор рассказывал о целях компании.
III-V полупроводники названы так из-за того, что материалы для них взяты из групп III и V в периодической таблице. Многие из этих элементов обладают превосходными характеристиками, по сравнению с кремнием – они либо используют меньше энергии, либо значительно повышают тактовую частоту. Но они стоят дороже и часто требуют чрезвычайно сложных технологий производства. Поиск материалов для замены, как для p-канала, так и для n-канала, был достаточно трудным, поскольку некоторые из композитов, используемых для одного типа структуры, не работают для других.
Кантер предположил, что Intel использует либо InGaAs (Индий-Галлий-Арсенид), либо InSи (Индиевое олово) для n-типа, и цеженый германий или иные материалы III-V для канала р-типа. В результате такой замены, рабочее напряжение можно сократить до 0.5В. Это крайне важно для дальнейшего сокращения простоя и низкого уровня потребления энергии, так как в наше время оно возрастает в квадрате или даже кубе, в зависимости от повышения напряжения (зависит от утечки характеристик и в целом от типа транзистора).
Другим важным преимуществом, которым может воспользоваться Intel по мнению Кантера, это использование квантовых ям. Квантовые ямы захватывают электроны, окружая их изолирующей конструкцией, которая оставляет ограниченное количество измерения для приема электронов. Эта новая плавниковая структура и гейт показаны на изображении ниже, которое взято с доклада Intel IEDM 2011.
В сочетании, эти структуры могут позволить Intel существенно сократить энергопотребление при одновременном улучшении других характеристик производительности транзистора. Пока не ясно, существенно ли это ускорит чипы. За последние пять лет, Intel сосредоточилась на создании более эффективного ЦП, вместо его ускорения. Хотя Core i7-4790K, несомненно, быстрее, чем Core i7-2600K 2010 года, но разница между ними не такая, как должна быть.
Вполне возможно, что эти новые конструкции будут работать на значительно более высокой частоте. Но создание меньших чипов также означает уменьшение пространственных размеров, что увеличивает температуру всего устройства. Возможность запуска чипа 0.5В отлично подходит для Интернета вещей, но это недостаточно, если чипу нужен 1.1V для усиления в часы максимума.
Неопределенность вызывает и 10нм.
Кантер объясняет написанное тем, что, по его мнению, "эксперты индустрии должны сделать проницательный, конкретный, поддающийся проверке прогноз, обладающий вполне конкретным временным горизонтом". Фирма, которая работает над открытием III-V и квантовых ям, уже потратила на это более 10 лет. Intel любит приукрашивать свои производственные возможности и преимущества, но это изобретение 10нм узла поможет им переступить через конкурентов.
Samsung и TSMC не сильно распространяются о своих планах, но вполне вероятно, что обе фирмы будут придерживаться обычных FinFET конструкций на 10нм, как Intel потратила два цикла, используя собственную стандартную технологию Tri-gate. Если TSMC на самом деле покроет разрыв с 10нм от Intel, III-V и квантовые ямы дадут последней повод заявить, что не только количество нанометром играет роль, но и процесс разработки.
Если Intel применит эти технологии в 10нм, она таким образом отодвинет окно ЭУФ дальше, до 7нм, и, возможно, потребует дополнительно проверки и подтверждения, что набор инструментов совместим и с новым оборудованием для производства полупроводников, и требованиями самой ЭУФ. Такой шаг, вероятно, отодвинет введение ЭУФ до 2018-2019 гг., предполагая, что партии 10нм начнут поставляться в 2016-2017, с 7нм через пару лет.
Intel якобы задерживает монтаж оборудования 10нм до декабря этого года, но для компенсации планирует нарастить производство на своих предприятиях в Израиле.
