Intel: Mantenerse al día con la Ley de Moore se está convirtiendo en un desafío

Intel avanzará la Ley de Moore en el futuro previsible, pero mantenerse al día es cada vez más difícil a medida que las geometrías de los chips se reducen. > La Ley de Moore se basa en la teoría de que la cantidad de transistores que se pueden colocar en silicio se duplica cada dos años, lo que brinda más funciones en los chips y aumenta la velocidad. Utilizando la Ley de Moore como referencia, Intel durante décadas ha agregado más transistores a la vez que ha reducido el tamaño y el costo de un chip. Los avances de fabricación ayudan a que los teléfonos inteligentes, tabletas y PC sean más rápidos y más eficientes.

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Pero a medida que las virutas se hacen más pequeñas, mantener el ritmo con la Ley de Moore es tal vez más difícil ahora que en años anteriores, dijo William Holt. vicepresidente ejecutivo y gerente general del Grupo de Fabricación de Tecnología de Intel, durante un discurso en la Conferencia Global de Tecnología, Medios y Telecomunicaciones de Jeffries esta semana.

"¿Estamos más cerca de un final de lo que estábamos hace cinco años? Por supuesto. "Estamos hasta el punto en que podemos predecir de manera realista ese final, no lo creemos. Estamos seguros de que vamos a seguir proporcionando los elementos básicos que permiten mejoras en los dispositivos electrónicos", dijo Holt.

The El fin de la capacidad de la industria para reducir el tamaño de las fichas ha sido un tema en la mente de todos por décadas, dijo Holt, pero desestimó los argumentos de observadores y ejecutivos de la industria de que la Ley de Moore había muerto. Algunas predicciones sobre la ley fueron miopes, y el paradigma continuará aplicándose a medida que Intel reduzca el tamaño de los chips, dijo Holt.

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"No estoy aquí para decirte que sé lo que va a pasar. Dentro de 10 años. Este es un espacio demasiado complicado. Al menos para las próximas generaciones confiamos en que no veremos el final ", dijo Holt, hablando sobre generaciones de procesos de fabricación.

La Ley de Moore fue primero establecido en 1965 por Gordon Moore, cofundador de Intel en 1968 y, finalmente, se convirtió en CEO en 1975. El documento original sobre la ley, publicado en la revista Electronics en 1965, se centró en la economía relacionada con el costo por transistor, que vendría con el escalado.

"El hecho de que ahora, al mirar el futuro, la economía de la Ley de Moore … esté bajo un estrés considerable probablemente sea apropiado porque eso es fundamentalmente lo que está entregando. Está entregando un costo beneficio cada generación, "Holt dijo.

Pero Holt dijo que la fabricación chips más pequeños con más características se convierten en un desafío ya que los chips podrían ser más sensibles a una "clase más amplia de defectos". Las sensibilidades y las variaciones menores aumentan, y se requiere mucha atención al detalle.

"A medida que reducimos las cosas, el esfuerzo que se necesita para que realmente funcionen es cada vez más difícil", dijo Holt. "Solo hay más pasos y cada uno de esos pasos requiere un esfuerzo adicional para optimizar".

Para compensar los desafíos en la escala, Intel ha confiado en nuevas herramientas e innovaciones.

"¿Qué se ha convertido en la solución a esto? "es innovación. No solo escala simple, ya que fueron los primeros 20 años más o menos, pero cada vez que pasas por una nueva generación, tienes que hacer algo o agregar algo para permitir que esa escala o esa mejora continúen", dijo Holt..

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Intel tiene la tecnología de fabricación más avanzada de la industria hoy en día, y fue la primera en implementar muchas fábricas nuevas. Intel añadió silicio filtrado en los procesos de 90 nanómetros y 65 nanómetros, lo que mejoró el rendimiento de los transistores y luego agregó material de óxido de compuerta, también llamado compuerta de metal high-k, en los procesos de 45 nm y 32 nm.

Intel cambió la estructura del transistor en forma 3D en el proceso de 22 nm para continuar reduciendo las virutas. Los últimos chips de 22 nm tienen transistores colocados uno encima del otro, lo que le da un diseño en 3D, en lugar de uno al lado del otro, como era el caso en las tecnologías de fabricación anteriores.

Intel en el pasado ha hecho chips por sí mismo, pero en los últimos dos años ha abierto sus instalaciones de fabricación para fabricar chips de forma limitada para empresas como Altera, Achronix, Tabula y Netronome. La semana pasada, Intel nombró al ex jefe de manufactura Brian Krzanich como director ejecutivo, lo que envía una señal de que puede tratar de monetizar sus fábricas aceptando contratos más grandes de fabricación de chips. El nombre de Apple ha aparecido como uno de los posibles clientes de Intel.

Para Intel, los avances en la fabricación también se corresponden con las necesidades del mercado de la empresa. Con el debilitamiento del mercado de PC, Intel ha hecho que el lanzamiento de chips Atom de alta eficiencia energética para tabletas y teléfonos inteligentes basados ​​en las tecnologías de fabricación más nuevas sea una prioridad. Se espera que Intel comience a enviar chips Atom fabricados con el proceso de 22 nm más adelante este año, seguido de chips fabricados con el proceso de 14 nm el año próximo.

Intel dijo esta semana que los próximos 22 nanómetros de chips Atom se basarán en un nuevo la arquitectura llamada Silvermont será hasta tres veces más rápida y cinco veces más eficiente en términos de energía que las predecesoras fabricadas utilizando el proceso anterior de 32 nm. Los chips Atom incluyen Bay Trail, que se usará en tabletas a finales de este año; Avoton para servidores; y Merrifield, el próximo año, para teléfonos inteligentes. Intel intenta alcanzar a ARM, cuyos procesadores se usan hoy en la mayoría de los teléfonos inteligentes y tabletas.

El proceso de reducción del tamaño de los chips requerirá muchas ideas, muchas de las cuales están tomando forma en investigaciones universitarias financiadas por fabricantes de chips. y asociaciones de la industria de semiconductores, dijo Holt. Algunas de las ideas giran en torno a nuevas estructuras de transistores y también materiales para reemplazar el silicio tradicional.

"La tensión es un ejemplo que hicimos en el pasado, pero usar germanio en lugar de silicio es ciertamente una posibilidad que se está investigando. Incluso más exóticamente., ir al material III-V proporciona ventajas ", dijo Holt. "Y luego hay nuevos dispositivos que se están evaluando, así como diferentes formas de integración".

La familia de materiales III-V incluye arseniuro de galio.

También se están llevando a cabo investigaciones en compañías como IBM, que está investigando procesadores de grafeno, nanotubos de carbono y circuitos ópticos en procesadores de silicio

La National Science Foundation del gobierno de EE. UU. lidera un esfuerzo llamado "Ciencia e ingeniería detrás de la ley de Moore" y financia investigaciones sobre fabricación, nanotecnología, chips multinúcleo y tecnologías emergentes como quantum informática.

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A veces, no hacer cambios inmediatos es una buena idea, dijo Holt, señalando la transición de 1 de Intel a la interconexión de cobre en el proceso de 180 nm. Intel era una persona que se movía tarde al cobre, que Holt dijo que era la decisión correcta en ese momento.

"El equipo no estaba lo suficientemente maduro en ese momento. Las personas que se movieron [temprano] lucharon poderosamente", dijo Holt. y agregó que Intel también realizó un movimiento tardío hacia la litografía de inmersión, que le ahorró a la compañía millones de dólares.

Cuando Intel pasó a la litografía de inmersión, la transición fue fluida, mientras que los primeros en adoptarla tuvieron problemas.

El siguiente gran movimiento para los fabricantes de chips se trata de obleas de 450 mm, lo que permitirá que se fabriquen más chips en las fábricas a un costo menor. Intel en julio del año pasado invirtió $ 2.1 mil millones en ASML, un fabricante de herramientas, para permitir circuitos de chips más pequeños y obleas más grandes. Siguiendo el ejemplo de Intel, TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) y Samsung también invirtieron en ASML. Algunos de los clientes de TSMC incluyen Qualcomm y Nvidia, que diseñan chips basados ​​en procesadores ARM.

La inversión de Intel en ASML también estuvo ligada al desarrollo de herramientas para la implementación de la tecnología EUV (ultravioleta extremo), que permite saturar más transistores silicio. EUV acorta el rango de longitud de onda requerido para transferir patrones de circuito en silicio usando máscaras. Eso permite la creación de imágenes más finas en las obleas, y las fichas pueden transportar más transistores. La tecnología se considera fundamental para la continuación de la Ley de Moore.

Holt no podía predecir cuándo Intel pasaría a obleas de 450 milímetros y esperaba que llegaría a fines de la década. EUV ha demostrado ser un desafío, dijo, y agregó que hay problemas de ingeniería para resolver antes de que se implemente.

Sin embargo, Holt confiaba en la capacidad de Intel para reducir su tamaño y mantenerse por delante de rivales como TSMC y GlobalFoundries, que intentan ponerse al día en la fabricación con la implementación de transistores 3D en sus procesos de 16 y 14 nm, respectivamente. año. Pero Intel avanza hacia la segunda generación de transistores 3D y, a diferencia de sus rivales, también reduce el transistor, lo que le dará una ventaja de fabricación. Hablando de los rivales de Intel, Holt dijo: "Como han sido bastante honestos y abiertos, van a pausar el escalado de área, no experimentarán un ahorro de costes. Seguiremos teniendo una ventaja sustancial en el rendimiento del transistor. "