回到2014年，當時(shí)的行業(yè)正在籠罩在摩爾定律即將終結的陰影下。彼時(shí)，IBM著(zhù)手進(jìn)行了一項雄心勃勃的，耗資30億美元的項目——“ 7nm and Beyond ”。這項為期五年的研究項目的大膽目標是，隨著(zhù)減小芯片尺寸的物理學(xué)共同打擊計算技術(shù)，該技術(shù)將如何在未來(lái)繼續發(fā)展。六年后，摩爾定律不再是一部和從前一樣的定律。戈登·摩爾（Gordon Moore）的觀(guān)察（后來(lái)是整個(gè)行業(yè)的觀(guān)察）表明，芯片上的晶體管數量大約每?jì)赡攴环?，這種規律現在看來(lái)已經(jīng)成為過(guò)去式了。但是，我們仍然需要計算方面的創(chuàng )新，“7nm and Beyond”項目已經(jīng)幫助滿(mǎn)足了這一持續的需求。“尋找新的設備架構以實(shí)現設備的微縮，以及尋找新的材料以實(shí)現性能差異的工作將永遠不會(huì )結束，” IBM高級邏輯與存儲技術(shù)研究，半導體和AI硬件部門(mén)的主管Huiming Bu說(shuō) 。盡管芯片行業(yè)可能不會(huì )像過(guò)去那樣受到摩爾定律的束縛，但是“ 7nm and Beyond”項目已經(jīng)帶來(lái)了重要的創(chuàng )新，盡管最近一些芯片制造商似乎在很多方面都表示沮喪年份。這種挫敗的一個(gè)例子是兩年前GlobalFoundries決定中止其7納米芯片的開(kāi)發(fā)。早在2015年，即“ 7nm and Beyond”項目的一年，IBM宣布了其首款7納米測試芯片，其中由ASML提供的 極紫外光刻（EUV）是一項關(guān)鍵技術(shù)。盡管使用EUV的痛苦不斷增加，結果是最富有的芯片制造商是唯一繼續進(jìn)行其縮小規模的制造商，但此后，它不僅成為7納米節點(diǎn)的關(guān)鍵實(shí)現技術(shù)，而且成為了關(guān)鍵的實(shí)現技術(shù)。Huiming Bu說(shuō)，它適用于5納米及以上的節點(diǎn)。“在2014-2015年的時(shí)間窗口中，整個(gè)行業(yè)對EUV技術(shù)的實(shí)際可行性存在很大的疑問(wèn)，” Bu說(shuō)?！艾F在這不是問(wèn)題?，F在，EUV已成為主流推動(dòng)者。當時(shí)，我們基于EUV交付了第一款7納米技術(shù)，這有助于建立對我們行業(yè)中EUV制造的信心和動(dòng)力?！?/section>當然，EUV已經(jīng)啟用了7納米節點(diǎn)，但是IBM的目標是超越此范圍。IBM認為，實(shí)現超越FinFET的規模擴展的芯片基礎元素將是納米片晶體管，有些人甚至認為這可能是摩爾定律的最后一步。納米片似乎是FinFET架構的替代品，并有望實(shí)現從7納米和5納米節點(diǎn)到3納米節點(diǎn)的過(guò)渡。在納米片場(chǎng)效應晶體管的體系結構中，電流流經(jīng)被晶體管柵極完全圍繞的多個(gè)硅堆疊。這種設計大大減少了在關(guān)閉狀態(tài)下可能泄漏的電流量，從而允許在開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)使用更多電流來(lái)驅動(dòng)設備。Bu說(shuō)：“ 2017年，業(yè)界對FinFET之后的新器件結構會(huì )是什么保留疑問(wèn)”?！叭曛?，整個(gè)行業(yè)正在追逐納米片技術(shù)，并認為他們將成為FinFET之后的下一個(gè)器件結構?！?/section>晶體管和開(kāi)關(guān)已經(jīng)取得了一些關(guān)鍵的進(jìn)展，但是“ 7nm and Beyond”項目也使人們對如何將所有這些晶體管和開(kāi)關(guān)之上的布線(xiàn)發(fā)展到未來(lái)有了一些重要的見(jiàn)解。IBM研究員Daniel Edelstein說(shuō)：“我們的創(chuàng )新之一就是盡可能擴大銅線(xiàn) ”，Edelstein進(jìn)一步指出：“與往常一樣，最困難的部分只是在對這些極其微小和高大的溝槽進(jìn)行圖案化，并用銅填充它們而沒(méi)有缺陷?！?/section>盡管使用銅存在挑戰，但Edelstein認為該行業(yè)不會(huì )在不久的將來(lái)從銅轉向更奇特的材料。Edelstein表示：“對于今天正在制造的產(chǎn)品，銅肯定不會(huì )走到盡頭?！?/section>他補充說(shuō)：“幾家公司表示他們打算繼續使用它。因此，我無(wú)法確切告訴您何時(shí)中斷。但是我們已經(jīng)看到，所謂的阻力交叉點(diǎn)一直在推向未來(lái)?！?/section>盡管芯片尺寸，架構和材料推動(dòng)了“ 7nm and Beyond”項目的許多創(chuàng )新，但Edelstein和Bu都指出，人工智能（AI）在它們走向計算未來(lái)的方式中也起著(zhù)關(guān)鍵作用。。“隨著(zhù)AI，大腦啟發(fā)式計算和其他類(lèi)型的非數字計算的出現，我們開(kāi)始在研究級別開(kāi)發(fā)其他設備，特別是新興的存儲設備，” Edelstein說(shuō)。Edelstein指的是新出現的存儲器設備中，諸如相變存儲器（或 “ 憶阻器，” 與一些其他引用它們），這被認為作為模擬計算設備。這些新的存儲設備的出現為思考傳統數據存儲之上的潛在應用提供了一種復興。研究人員正在構想具有30年歷史的磁阻隨機存取存儲器（MRAM）的新角色，自MRAM首次亮相以來(lái)，IBM一直在致力于這一工作。“ MRAM終于有了足夠的突破，不僅可以制造，而且還滿(mǎn)足了與SRAM競爭系統緩存所需的各種要求，這最終是一個(gè)圣杯，” Edelstein說(shuō)。去年，芯片設備制造商應用材料公司（Applied Materials）向客戶(hù)提供了實(shí)現這種改變的工具，這證明了將MRAM和其他非易失性存儲器（包括RRAM和相變存儲器）直接嵌入處理器的證據。Bu表示，IBM將繼續追求新設備，新材料和新計算架構以實(shí)現更好的電源性能。他還認為，將各種組件集成到整體計算系統中的需求開(kāi)始推動(dòng)異構集成的全新世界。Bu補充說(shuō)：“構建這些異構體系結構系統將成為未來(lái)計算的關(guān)鍵。這是受AI需求驅動(dòng)的新創(chuàng )新策略?！?/section>
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202007/415966.htm
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