Intel нацелилась на триллион
Компания намеревается не позже конца десятилетия запустить в серию процессоры с 1 трлн транзисторов – составные, но благодаря фирменной квазимонолитной архитектуре практически не отстающие по производительности от гипотетического цельного чипа с тем же числом базовых элементов.
По состоянию на 2022 г. крупнейший по числу составляющих его базовых элементов процессор общего назначения – система-на-кристалле M1 Ultra разработки Apple Silicon – содержит 114 млрд транзисторов (которые, правда, распределены по двум изготавливаемым по отдельности чиплетам, размещенным под общей корпусной крышкой). В стремлении продлить жизнь закону Мура Intel намеревается не позже конца текущего десятилетия запустить в серию процессоры с 1 трлн транзисторов – тоже, разумеется, составные, но практически не отстающие от гипотетического цельного чипа с тем же числом базовых элементов по производительности благодаря фирменной квазимонолитной архитектуре.
Физический предел числа транзисторов на монолитном полупроводниковом кристалле определяется двумя параметрами: габаритами отдельного транзистора (которые напрямую зависят, в свою очередь, от применяемой изготовителем СБИС технологической нормы) и максимально допустимой площадью такого кристалла. Последняя достаточно жестко задана рабочими характеристиками современных литографических установок: применяемые внутри них сложные оптические системы уверенно фокусируют световой поток на сравнительно малой площади, что ограничивает размеры готовой СБИС прямоугольной областью немногим более 800 кв. мм.
Таким образом, остаются два способа увеличивать число транзисторов в готовом микропроцессоре: уменьшать технологические нормы изготовления полупроводниковых кристаллов – и делать чип составным, помещая под единой корпусной крышкой несколько чиплетов, сопряженных высокоскоростными внутренними каналами обмена.
По словам Гэри Паттона (Gary Patton), вице-президента Intel и главного менеджера подразделения Components Research and Design, компания намерена достичь рубежа в 1 трлн транзисторов на составном квазимонолитном чипе за счет сочетания обоих подходов. В ее среднесрочных планах как освоение технологического процесса 1 нм (по возможности, с опережением лидирующих сегодня конкурентов, TSMC и Samsung Electronics), так и развитие передовых технологий упаковки чиплетов – с 3-мкм зазором между соседними контактами (что в три с лишним раза меньше актуальных на данный момент 10 мкм).
Освоить 1-нм производственные нормы должен помочь переход от давно отработанных современной микроэлектроникой гребенчатых транзисторов FinFET к нанолистовым многоуровневым (stacked nanosheet) структурам с втулочным затвором (gate-all-around) и толщиной транзисторного канала всего лишь в три атома.
Пока компания продемонстрировала в рамках мероприятия IEEE International Electron Devices Meeting теоретическую готовность к освоению соответствующих технологий, но уже в ближайшие годы, если не месяцы, можно ожидать появления воплощающих их инженерных прототипов.