英特尔:保持摩尔定律成为一个挑战

英特尔的一位高管表示,尽管摩尔定律正在变得具有挑战性,但它并没有消失

一位英特尔高管表示,在可预见的未来,英特尔将推进摩尔定律,但随着芯片几何尺寸的缩小,跟上摩尔定律的步伐将变得更具挑战性。

[也:摩尔定律走到了尽头]

摩尔定律基于这样一种理论:放置在硅上的晶体管数量每两年翻一番,这就给芯片带来了更多的功能,并提高了速度。以摩尔定律为基准,英特尔几十年来增加了更多的晶体管,同时降低了芯片的尺寸和成本。制造业的进步有助于智能手机、平板电脑和个人电脑的运行速度更快、能效更高。

但英特尔技术制造集团执行副总裁兼总经理William Holt在本周杰弗里斯全球技术、媒体和电信会议上的演讲中表示,随着芯片越来越小,保持摩尔定律的速度可能比过去几年更加困难。

“我们是否比五年前更接近终结?”当然可以。但是,我们是否已经达到了可以实际预测结果的程度,我们并不这么认为。霍尔特说:“我们相信,我们将继续提供改进电子设备的基本构件。”

摩尔定律在每个晶体管成本上的幻灯片

英特尔

摩尔定律在每个晶体管成本上的幻灯片

Holt称,芯片行业缩减芯片规模能力的终结"几十年来一直是每个人心中的话题",但他驳斥了观察人士和业内高管认为摩尔定律已不复存在的说法。Holt说,一些关于该法律的预测是短视的,随着英特尔缩小芯片尺寸,这种模式将继续适用。

“我不是来告诉你们,我知道10年后会发生什么。这个空间太复杂了。至少在未来几代人看来,我们相信末日不会到来。”

摩尔定律由戈登•摩尔于1965年首次提出,他于1968年与人共同创立了英特尔,并于1975年成为首席执行官。关于这一法律的最初论文发表在1965年的《电子》杂志上,专注于与晶体管成本相关的经济学,这一成本将随着尺寸的增大而降低。

“事实是,当我们展望未来时,摩尔定律的经济学原理……处于相当大的压力下可能是合适的,因为这从根本上是你要交付的。每一代都能带来成本效益,”Holt说。

但Holt表示,制造具有更多功能的小型芯片将是一个挑战,因为芯片可能对"更广泛的缺陷类别"更为敏感。灵敏度和微小的变化增加,并且需要大量的注意细节。

霍尔特说:“随着我们把东西做得越来越小,让它们真正发挥作用的努力变得越来越困难。”“还有更多的步骤,每一步都需要额外的努力来优化。”

为了弥补规模扩张带来的挑战,英特尔依赖于新的工具和创新。

“解决这个问题的办法是创新。不仅仅是像头20年左右那样简单地扩大规模,现在每过一代人,你都必须做些什么或添加一些东西,以使这种规模或改进持续下去。”

英特尔拥有当今业界最先进的制造技术,并率先实施了许多新工厂。英特尔在90纳米和65纳米工艺上添加了应变硅,提高了晶体管性能,然后在45纳米和32纳米工艺上添加了栅氧化材料——也称为高k金属栅。

英特尔在22nm工艺上将晶体管结构转变为3D形式,以继续缩小芯片。最新的22纳米芯片将晶体管相互叠加,形成3D设计,而不是像以前的制造技术那样,晶体管是挨在一起的。

英特尔过去也为自己生产芯片,但在过去两年中,它开放了自己的制造工厂,为Altera、Achronix、Tabula和Netronome等公司有限地生产芯片。上周,英特尔(Intel)任命前制造业主管科再奇(Brian Krzanich)为首席执行官,这表明该公司可能会通过签订规模更大的芯片制造合同,试图将其工厂货币化。苹果的名字被认为是英特尔的潜在客户之一。

对英特尔来说,制造业的进步也与公司的市场需求相关。随着个人电脑市场的疲软,英特尔公司已经把发布基于最新制造技术的平板电脑和智能手机的节能Atom芯片作为优先事项。英特尔预计将在今年晚些时候开始出货采用22nm制程的Atom芯片,随后将在明年出货采用14nm制程的芯片。

英特尔本周表示,即将推出的基于Silvermont新架构的22纳米Atom芯片,与使用较旧的32nm工艺的前辈相比,速度将提高3倍,能效提高5倍。Atom芯片包括今年晚些时候将用于平板电脑的Bay Trail;Avoton服务器;和梅里菲尔德,定于明年推出智能手机。英特尔正在努力追赶ARM,目前大多数智能手机和平板电脑都使用ARM的处理器。

Holt说,缩小芯片尺寸的过程将需要很多想法,其中许多想法正在由芯片制造商和半导体行业协会资助的大学研究中成形。一些想法围绕着新的晶体管结构和替代传统硅的材料。

“应变是我们过去做过的一个例子,但使用锗代替硅肯定是一种正在研究的可能性。更奇特的是,使用III-V级材料提供了优势。“还有一些新设备以及不同形式的集成正在接受评估。”

III-V材料家族包括砷化镓。

IBM等公司也在进行研究石墨烯的处理器碳纳米管硅处理器中的光学电路

美国政府的国家科学基金会是领导的努力名为“摩尔定律背后的科学与工程”,并正在资助制造业、纳米技术、多核芯片和量子计算等新兴技术的研究。

Holt说,有时候,不立即做出改变是一个好主意。他指出,英特尔在1999年向180纳米制程铜互连过渡。英特尔是铜矿的后来者,霍尔特说这是当时的正确决定。

“当时的设备还不够成熟。霍尔特补充说,英特尔也在后期转向浸入式光刻技术,这为公司节省了数百万美元。

到英特尔转向沉浸式光刻时,过渡是平稳的,而早期采用者却在挣扎。

芯片制造商的下一个重大举措是450毫米晶片,这将允许工厂以更低的成本生产更多的芯片。英特尔在去年7月投资21亿美元用于制造更小的芯片电路和更大的晶圆。继英特尔之后,台积电(TSMC)和三星也投资了阿斯麦。台积电的一些客户包括设计基于ARM处理器芯片的高通(Qualcomm)和英伟达(Nvidia)。

英特尔对阿斯麦的投资还与EUV(极紫外)技术工具的开发有关,EUV技术使更多的晶体管能够被塞在硅上。EUV利用掩模缩短了在硅上转换电路图案所需的波长范围。这样就可以在晶片上产生更精细的图像,而且芯片可以携带更多的晶体管。这项技术被认为是摩尔定律延续的关键。

霍尔特无法预测英特尔何时会转向450毫米晶圆,他希望它能在这个十年末到来。他说,EUV已经被证明具有挑战性,并补充说,在实施之前还有一些工程问题需要解决。

尽管如此,霍尔特仍对英特尔缩小规模并保持领先于竞争对手的能力充满信心,如台积电(TSMC)和GlobalFoundries,这两家公司正试图在明年分别在16nm和14nm工艺中实现3D晶体管的制造。但英特尔正在向第二代3D晶体管迈进,与竞争对手不同的是,它还缩小了晶体管的尺寸,这将给它带来制造优势。

谈到英特尔的竞争对手,霍尔特表示:“由于他们一直相当诚实和开放,他们将暂停扩大领域,他们不会经历成本节约。我们将继续在晶体管性能方面拥有实质性优势。”

Agam Shah为IDG新闻服务报道个人电脑、平板电脑、服务器、芯片和半导体。在Twitter上关注阿甘@agamsh.阿甘的电子邮件地址是agam_shah@idg.com

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