Wie Intel das Mooresche Gesetz mit neuen Materialien verlängern könnte, Transistoren

Da Fragen über die Langlebigkeit des Mooreschen Gesetzes bestehen, hat ein Analyst einige spezifische Möglichkeiten vorhergesagt, wie Intel es in den nächsten Jahren weiterbringen wird.

Intel kann weiterhin kleinere Transistoren auf seinen Chips unter Verwendung exotischer Materialien packen und ein neues Transistordesign, das David Kanter, Analyst bei Linley Group, in einem Artikel beschreibt, den er diese Woche veröffentlicht hat.

Intel fertigt derzeit Chips in einem 14-Nanometer-Prozess und bereitet seinen Umzug auf 10 Nanometer später in diesem Jahr vor oder früh als nächstes. Die Zahl bezieht sich ungefähr auf die kleinsten Schaltkreisabmessungen, die auf jedem Chip geätzt werden, und kleinere Schaltungen bedeuten schnellere Chips und weniger Stromverbrauch.

Die neuen Techniken könnten es Intel ermöglichen, das Moore'sche Gesetz, das vor Kurzem 50 wurde, zumindest beizubehalten Der 7-nm-Prozess, den Kanter schätzt, wird in den Jahren 2017 oder 2018 in Produktion gehen.

Das Mooresche Gesetz sagt voraus, dass sich die Transistordichte etwa alle zwei Jahre verdoppeln wird, wodurch Chips immer schneller und billiger werden. Aber mit Transistoren erreichen atomaren Maßstab, Stromverlust und Power-Management werden schwieriger.

Intel hat Technologien wie strained Silizium, High-k-Metall-Gate und FinFET-in denen Transistoren gebaut sind in 3D nach oben statt flach legen eingeführt - Das Mooresche Gesetz wird beibehalten.

Intel

Ein Bild, das den Elektronenfluss durch planare (links) und Tri-Gate (rechts) Transistoren vergleicht. Die Elektronen in Tri-Gate-Transistoren fließen auf der vertikalen Ebene, verglichen mit dem flachen Fluss herkömmlicher planarer Transistoren.

In den kommenden Jahren sagt Kanter voraus, dass er Silizium mit Materialien wie gespanntem Germanium oder Indium-Gallium-Arsenid kombinieren wird , welcher Teil einer Familie III-V-Materialien basierend auf Elementen aus der dritten und fünften Spalte des Periodensystems.

Die III-V-Materialien gelten als mögliche Nachfolger für Silizium, weil sie bessere Leiter von Elektronen sind. Zunächst wird erwartet, dass die Materialien neben Silizium verwendet werden. Intel verwendet bereits Silizium-Alternativen wie Hafnium in seinen Chips.

Wikipedia / Wikimedia Commons

Chip-Transistor zählt im Laufe der Jahre. (Click to expand.)

Ebenfalls wahrscheinlich für zukünftige Chips ist eine neue Transistor- und Gate-Struktur basierend auf Quantenwannen-FETs (QWFETs), die Intel seit etwas mehr als einem Jahrzehnt erforscht. Hier sind Elektronen zwischen III-V-Materialien und Gates auf jeder Seite eingeschlossen, was sicherstellt, dass sich die Elektronen in die richtige Richtung bewegen. Das Verhalten der Ladung wird durch die Kombination der Geometrie und der Materialien streng kontrolliert, und als Ergebnis leisten die Transistoren eine bessere Leistung.

Intel lehnte es ab, Kanters Studie zu kommentieren. Aber das Unternehmen hat über die Durchführbarkeit von QWFETs und III-V-Materialien und die Machbarkeit von Chips auf der Grundlage der neuen Transistorstruktur gesprochen.

Kanter sagte, dass die neuen Technologien die besten verfügbaren Optionen sind, um noch mehr Transistoren auf Chips zu stopfen .

Weitere erforderliche Technologien wie EUV-Lithographie (Extreme Ultraviolet) sind noch nicht bei Werkzeugherstellern erhältlich. Intel hat stattdessen Techniken wie Triple-Patterning eingesetzt, um sicherzustellen, dass Chips mit weniger Defekten erzeugt werden können. Es kam zu Problemen mit seinem 14-nm-Prozess, der zu einer Verzögerung bei der Lieferung von Chips für PC, Mobile und Server führte.

Weiterführende Literatur: Breaking Moore's Gesetz: Wie Chiphersteller PCs auf brandneue Level bringen

Kanter sagte, er habe seine Vorhersagen teilweise veröffentlicht, weil er es als Aufgabe der Industrieanalytiker empfände, spezifische, aufschlussreiche Prognosen zu machen, anstatt vage Vermutungen zu machen. "Einfach zu sagen, dass eine neue Prozesstechnologie besser sein wird, ist leer", sagte er.

"In Wirklichkeit wird es Monate und Jahre dauern, bis Intel und der Rest der Branche ihre Pläne für 10nm und 7nm enthüllen", sagte er schrieb. "In der Zwischenzeit sollte diese informierte Spekulation zu interessanten Diskussionen führen."