هفتاد و پنج سال پس از اختراع ترانزیستور، نوآوری پشت قانون مور همچنان به افزایش تصاعدی تقاضای جهانی برای محاسبات پاسخ می دهد. موانع، پاسخگویی به این تقاضای سیری ناپذیر، و زنده نگه داشتن قانون مور برای سال های آینده.
چه جدید در MEI: برای بزرگداشت 75 سالگرد ترانزیستور، دکتر Ann Kelleher، معاون اجرایی اینتل و مدیر کل توسعه فناوری، میزبان یک جلسه عمومی در MEI خواهد بود. Kelleher مسیرهایی را برای ادامه نوآوری در صنعت ترسیم می کند – اکوسیستم را حول یک استراتژی مبتنی بر سیستم برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد جهانی برای محاسبات و نوآوری موثرتر برای پیشرفت با سرعت قانون مور، جمع می کند. جلسه با عنوان “جشن 75 سالگی ترانزیستور! نگاهی به تکامل نوآوری قانون مور” در ساعت 9:45 صبح به وقت PST روز دوشنبه 5 دسامبر برگزار می شود.
چرا مهم است: قانون مور برای برآوردن نیازهای محاسباتی سیری ناپذیر جهان کلیدی است، زیرا مصرف رو به رشد داده و گرایش به افزایش هوش مصنوعی (AI) بیشترین شتاب تقاضا را ایجاد می کند که هرگز ثبت نشده است.
نوآوری مستمر سنگ بنای قانون مور است. در طول دو دهه گذشته، بسیاری از نقاط عطف کلیدی نوآوری برای بهبود مستمر قدرت، عملکرد و هزینه – از جمله سیلیکون فشرده، گیت فلزی Hi-K و FinFET – در رایانه‌های شخصی، پردازنده‌های گرافیکی و مراکز داده با گروه تحقیقاتی مؤلفه اینتل آغاز شد. تحقیقات دیگر، از جمله ترانزیستورهای گیت همه جانبه RibbonFET (GAA)، فناوری PowerVia back-feed، و پیشرفت های بسته بندی مانند EMIB و Foveros Direct، امروز در نقشه راه هستند.
در IEDM 2022، گروه تحقیقاتی مؤلفه اینتل تعهد خود را به نوآوری در سه حوزه کلیدی برای پیگیری قانون مور نشان داد: فناوری جدید بسته‌بندی پیوند هیبریدی سه بعدی برای امکان ادغام یکپارچه تراشه. مواد 2 بعدی بسیار نازک برای قرار دادن ترانزیستورهای بیشتر روی یک تراشه. و امکانات جدید در بهره وری قدرت و حافظه برای محاسبات با کارایی بالاتر.
چگونه این کار را انجام می دهیم: محققان گروه تحقیقاتی اجزاء مواد و فرآیندهای جدیدی را شناسایی کرده اند که مرز بین بسته بندی و سیلیکون را محو می کند. ما گام‌های مهم بعدی در سفر به گسترش قانون مور به یک تریلیون ترانزیستور در یک بسته را نشان می‌دهیم، از جمله یک بسته پیشرفته که می‌تواند 10 برابر تراکم اتصال بیشتری به دست آورد که منجر به تراشه‌های تقریباً یکپارچه می‌شود. نوآوری‌های سخت‌افزاری اینتل همچنین گزینه‌های طراحی عملی را شناسایی کرده‌اند که می‌توانند نیازهای مقیاس‌بندی ترانزیستورها را با استفاده از ماده جدیدی با ضخامت تنها ۳ اتم برآورده کنند و به شرکت اجازه می‌دهند تا به مقیاس فراتر از RibbonFET ادامه دهد.
اینتل تراشه های تقریباً یکپارچه را برای بسته بندی های سه بعدی نسل بعدی معرفی می کند:
- آخرین تحقیق Hybrid Link اینتل که در IEDM 2022 ارائه شد، 10 برابر بهبود بیشتر در چگالی قدرت و عملکرد را در مقایسه با ارائه تحقیقاتی IEDM 2021 اینتل نشان می‌دهد.
- مقیاس‌بندی پیوسته پیوند هیبریدی در گام 3um به چگالی‌های اتصال و پهنای باند مشابه آنچه در اتصالات یکپارچه سیستم روی تراشه وجود دارد، اجازه می‌دهد.
اینتل برای قرار دادن ترانزیستورهای بیشتر روی یک تراشه، به مواد بسیار نازک «2 بعدی» روی می‌آورد:
- اینتل با استفاده از مواد کانال دوبعدی با ضخامت تنها 3 اتم، ساختار نانوصفحه ای با دروازه همه جانبه را نشان داد، در حالی که به سوئیچینگ ترانزیستوری تقریباً ایده آل در ساختار دو دروازه در دمای اتاق با نشتی جریان کم دست یافت. اینها دو پیشرفت کلیدی هستند که برای چیدن ترانزیستورهای GAA و فراتر رفتن از محدودیت های اساسی سیلیکون لازم است.
- محققان همچنین اولین تحلیل جامع توپولوژی های تماس الکتریکی را با مواد دو بعدی نشان دادند که می تواند راه را برای کانال های ترانزیستوری با کارایی بالا و مقیاس پذیر هموار کند.
اینتل برای محاسبات با کارایی بالاتر، امکانات جدیدی برای بهره وری انرژی و حافظه ارائه می دهد:
- برای استفاده موثرتر از ناحیه تراشه، اینتل با توسعه حافظه ای که می تواند به صورت عمودی بالای ترانزیستورها قرار گیرد، مقیاس بندی را دوباره تعریف می کند. ابتدا در یک صنعت، اینتل خازن‌های فروالکتریک انباشته‌ای را معرفی می‌کند که با عملکرد خازن‌های فروالکتریک معمولی مطابقت دارد و می‌توان از آنها برای ساخت FeRAM بر روی یک تراشه منطقی استفاده کرد.
- اولین مدل در سطح دستگاه در صنعت، فازها و خطاهای ترکیبی را برای دستگاه‌های هافنیای فروالکتریک پیشرفته ثبت می‌کند و پیشرفت قابل توجهی را برای اینتل در پشتیبانی از ابزارهای صنعتی برای توسعه حافظه‌های جدید و ترانزیستورهای فروالکتریک نشان می‌دهد.
- با نزدیک‌تر کردن جهان به انتقال فراتر از 5G و حل چالش‌های بهره‌وری انرژی، اینتل مسیری مناسب برای ویفرهای GaN-on-Silicon 300 میلی‌متری ایجاد می‌کند. پیشرفت‌های اینتل در این زمینه، افزایش 20 برابری را نسبت به GaN استاندارد صنعتی نشان می‌دهد و یک رکورد صنعتی از شایستگی برای ارائه قدرت با کارایی بالا ایجاد می‌کند.
- اینتل در حال نفوذ به فناوری‌های بسیار کم مصرف است، به‌ویژه ترانزیستورهایی که فراموش نمی‌کنند و داده‌ها را حتی در صورت قطع برق حفظ می‌کنند. در حال حاضر، محققان اینتل دو مانع از سه مانعی را که مانع از کارآمدی کامل و عملیاتی شدن این فناوری در دمای اتاق می‌شود، شکسته‌اند.
اینتل به معرفی مفاهیم جدید در فیزیک با پیشرفت هایی در ارائه کیوبیت های بهتر برای محاسبات کوانتومی ادامه می دهد:
محققان اینتل در تلاش هستند تا با جمع‌آوری درک بهتری از نقص‌های رابط مختلف که می‌توانند به عنوان اختلالات محیطی بر داده‌های کوانتومی تأثیر بگذارند، راه‌های بهتری برای ذخیره اطلاعات کوانتومی بیابند.