Línea de tiempo de la Ley de Moore

Si alguna vez ha trabajado en un proyecto técnico realmente complejo, sabrá que es básicamente imposible diseñar algo correctamente desde el principio.

Piénsalo. Si los hombres de las cavernas hubieran pensado correctamente, deberían haber estado caminando sobre la luna hace 100.000 años.

La fabricación de semiconductores modernos es un negocio muy difícil, e involucró a tantos desafíos de ingeniería que se tuvieron que superar para que esto fuera posible. No puedes superar estos desafíos simplemente diseñando algo en primer lugar. La única forma de hacerlo es dar pequeños pasos. Consigue una nueva tecnología en funcionamiento. No será muy bueno para empezar. Habrá muchas imperfecciones en el proceso y el rendimiento será bajo. Lentamente, las personas deciden cómo optimizar las variables del proceso para hacer que el proceso sea confiable y obtener el rendimiento más cercano al 100%. Luego das otro paso de bebé.

En teoría, no hay diferencia entre la teoría y la práctica, pero en la práctica lo es.

Para avanzar desde el circuito integrado a la CPU multinúcleo de hoy, se realizaron innovaciones en:

• Química: recubrimientos, crecimiento de cristal ultra puro
• Óptica: ¿Cómo enfoca los fotones que son más grandes que las características que está creando? ¿Cómo generar una fuente de luz lo suficientemente brillante y en la longitud de onda corta que necesita? Esa fuente de luz puede ser uno de los mayores consumidores de energía en una fábrica de semiconductores.
• Aspectos mecánicos: técnicas para pulir obleas de silicona ultra planas. Registrar (posicionar) con precisión las obleas para exposiciones repetidas.
• Computación: necesita una computadora potente para poder diseñar una CPU potente. Captura 22.
• Construcción: Se tuvieron que construir fabulosas y masivamente complejas para poder construir estas cosas de manera confiable y económica.

"deberían haber llegado tan lejos en mucho menos tiempo"

¿De verdad? Han pasado solo 53 años desde que se patentó el primer circuito integrado en 1959. Es increíblemente rápido, considerando que los humanos han existido durante cientos de miles de años, y la mayoría de este tiempo no hicieron ningún progreso en los circuitos integrados.

Una de las mejoras no es electrónica, sino óptica. Los steppers de la oblea que se utilizan para proyectar los patrones de diferentes capas en las fotorresistencias de la oblea usan lentes ópticos. En la década de los 80, cuando los tamaños de características de unos pocos micrones eran comunes, se temía que en los tamaños de características por debajo de los 400 nm (el límite para la luz visible) el sistema óptico usado ya no fuera suficiente.

Hoy tenemos tamaños de funciones de hasta 22 nm, y los motores paso a paso todavía usan la óptica para transferir los patrones. Pero no la óptica de los 80, no eran lo suficientemente buenas para este tipo de resolución.

Esta es una industria muy competitiva. Si alguna empresa hubiera podido fabricar dispositivos de 100 nm en 1985, lo habría hecho. Es precisamente por esta competitividad que la ley de Moore sigue siendo válida.

Reducir las dimensiones lineales por un factor de 2 no es solo una cosa. Es necesario realizar avances en varios frentes para hacer posible un chip rentable del mundo real. Uno de los límites tecnológicos, como mencionó Steven, ha sido la fotolitografía, pero ha habido muchos otros. No soy un diseñador de chips o fabuloso, así que no conozco todos los detalles. Sé que la inversión en un nuevo proceso fabuloso de características más pequeñas es enorme. Por lo general, las compañías construyen fábricas completamente nuevas para un nuevo proceso, ya que no es tan simple como reemplazar una sola máquina por una mejor. Solo el manejo del aire solo es un gran problema, y hay muchos otros.

Hacer transistores más pequeños es solo una parte de hacer chips más pequeños. Tienes que considerar las propiedades eléctricas de los transistores a medida que se hacen más pequeños. La disipación por área aumenta, lo que reduce la tensión de operación, pero eso proporciona una relación más baja entre la corriente de encendido y apagado de FET. Eso a su vez aumenta la corriente de fuga, lo que aumenta la disipación de inactividad. Se necesita una mejor conductividad térmica para el estuche, y una mejor transferencia de calor en la placa, etc. Esto sigue y sigue y sigue con muchos parámetros interactivos.

Tengo edad suficiente para recordar varias "barreras" donde la física básica supuestamente decía que no podíamos ir más lejos y que la ley de Moore estaba condenada a detenerse. Cada vez que las personas inteligentes encontraban una manera de hacer algo diferente para moverse por la física. No sé lo suficiente como para tener una buena idea de cuándo disminuirá el ritmo de avance. Después de haber visto este proceso desde mediados de la década de 1970, me ha impresionado mucho la cantidad de ciclos de la ley de Moore que ha habido y la gran cantidad de cómputo en una fracción de la vida.

1. La economía dicta un nuevo cambio en el proceso de fabricación de obleas cada 2 años. Los nuevos equipos cuestan miles de millones mientras que la construcción y el amp; el proceso de ajuste y el diseño requieren tiempo para optimizar los altos rendimientos y luego deben amortizarse durante la producción. Intel & IBM es líder en este juego con patentes de I + D y capacidades de proceso.
2. Los cambios de diseño incluyen memoria flash que va de los niveles de cuantización binarios a N, por lo que el uso de DAC < > ADC puede obtener log N más densidad por celda, pero esto agrega gastos generales y grandes códecs ECC. todas las otras áreas mejoraron también.

3. IBM ahora ha inventado células RAM que pueden tardar de 5 a 10 años en producir 150 chips de TB que van desde 1e6 átomos hasta 12 átomos usando antiferromagnetic red cristalina

4. Las mejoras incluyen muchos cambios materiales tales como;

   • silicio filtrado, introducido con el proceso de 90 nm en 2003
   • compuerta metálica high-k basada en hafnio high-k (HKMG)

Hay demasiados cambios para resumir la realización de la Ley de Moore, pero se logra en cada capa y departamento; Financiación, investigación, diseño, arquitectura, fabricación, materiales, procesos, redundancia y corrección de errores.

Lo curioso es que no es una ley de la física, solo un patrón peculiar de crecimiento o contracción según cómo se mire.

Gordon Moore tiene 83 años, es jubilado / presidente emérito, cofundador y ex presidente y CEO de Intel Corporation.

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Una gran parte del crecimiento de las CPU se debe otorgar a las reducciones de costos en $ / GB de RAM. Además de la densidad de área, la arquitectura jerárquica hay docenas de otros factores, como la reducción del tiempo de ciclo de 100 horas a 36 horas en los 90 para hacer cada chip.

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