Поделиться
Гордон Мур верит в справедливость своего закона
В своем докладе, представленном на проходящей в Сан-Франциско ежегодной инженерной конференции International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), посвященной фундаментальным вопросам развития полупроводниковой индустрии, один из основателей корпорации Intel и почетный ее глава Гордон Мур заявил, что получивший его имя закон - количество транзисторов на чипе будет удваиваться каждые полтора-два года – останется в силе, по крайней мере, еще в течение десятилетия. По словам 74-летнего Гордона Мура, за последние 50 лет производство интегральных микросхем выросло из стадии младенчества и превратилось в крупнейшую отрасль мировой экономики. Помимо самостоятельной ценности, интегральные микросхемы стали основополагающим элементом всей электронной промышленности с годовым оборотом в триллион долларов и нашли свое применение практически в любой продукции современной цивилизации – от автомобилей до поздравительных открыток.Развитие и рост полупроводниковой промышленности в значительной степени обуславливались уникальными особенностями технологии создания интегральных схем и беспрецедентной адаптационной способностью рынка этих изделий. Как отметил Гордон Мур, за последние 30 лет объем ежегодного производства транзисторов вырос на 8 порядков, при этом обобщенный среднегодовой прирост составил 78% (указанный временной интервал включает и несколько лет в 70 – 80-х годах, на протяжении которых годичный прирост превышал 100%).
Средняя отпускная цена в пересчете на один транзистор за последние 30 лет снизилась на 6 порядков, составив в 2002 году примерно 20 миллионных долей цента. Более того, стоимость одного транзистора в современных модулях оперативной памяти (DRAM) еще на порядок ниже. Небывалое снижение цены производимой продукции в сочетании с увеличением его потребления и стало движущей силой развития всей полупроводниковой промышленности.
Тем не менее, экспоненциальное изменение любой физической величины не может длиться вечно. Та или иная причина всегда ограничивает продолжение роста. Гордон Мур признает, что полупроводниковой индустрии в ближайшее десятилетие или чуть позже снова придется преодолевать барьеры.
Основополагающий технологический фактор, обусловивший выдающиеся достижения отрасли, заключается в том, что уменьшение размеров устройства улучшает практически все характеристики электронной микросхемы. Транзисторы работают быстрее и потребляют меньше энергии. Возможности интегральной реализации сложных функций увеличиваются, в результате чего улучшается надежность систем, уменьшаются их размеры и масса, и обеспечивается возможность создания все более сложных систем, обладающих низкой стоимостью и повышенной надежностью. Но что самое важное - значительно увеличившаяся плотность размещения компонентов существенно снижает себестоимость продукции.
Минимальный размер элемента производимых интегральных микросхем с момента их первого появления снижался по экспоненте.
Во всяком случае, скорость уменьшения размеров элемента за последние несколько лет увеличилась по сравнению с традиционным «уменьшением вдвое за шесть лет». Это вызвано тем, что производители микросхем вынуждены бороться за конкурентоспособность своей продукции.
За прошедшие годы несколько раз казалось, что технологические барьеры должны замедлить или даже остановить описанные выше тенденции, однако, поскольку ставки были высоки, компании-производители нашли способы обойти возникшие препятствия. Тем не менее, уверен Гордон Мур, в течение двух ближайших десятилетий производители встретятся с новым и еще более фундаментальным барьером – вещества состоят из атомов, а зона действия современной полупроводниковой технологии приближается к размерам атомов. Указанная проблема, скорее всего, проявит себя в толщине диэлектрика, изолирующего затвор транзистора.
По мере развития технологии данный параметр также уменьшался примерно по экспоненциальному закону. Как показывает микрофотография электронного перехода (см. рис.), при использовании диоксида кремния в качестве диэлектрика затвора транзисторы следующего поколения будут иметь слой диэлектрика толщиной всего в несколько молекул. Впрочем, в данном случае есть возможность использования материалов с более высокой диэлектрической постоянной, что позволяет достичь заданных характеристик электрического поля посредством более толстого слоя изолятора. Такое решение отодвигает наступление описываемой проблемы, уверен Гордон Мур.
Для того чтобы исторически сложившаяся тенденция продолжилась, транзистор интегральной микросхемы должен сам эволюционировать, то есть избавиться от планарной структуры, обычно используемой сегодня, полагает основатель Intel. К настоящему моменту предлагаются несколько идей, которые призваны уменьшить рассеивание токов и обеспечить повышение быстродействия. Указанные идеи включают в себя структуры полностью обедненного кремния на диэлектрике (fully-depleted SOI), а также структуры с двумя и тремя затворами.
Изменениям подвергается даже кристаллическая структура кремния. С целью повышения подвижности носителей заряда и, как следствие этого, улучшения рабочих характеристик транзистора его кристаллическая решетка деформируется.
Использование подобных транзисторов позволит обеспечить прогресс технологии, по крайней мере, еще на несколько поколений, полагает Гордон Мур. Технологические трудности продолжают нарастать; аналогичную нагрузку создают и финансовые проблемы. В качестве примера можно привести изменение стоимости литографической машины за последние несколько поколений развития микроэлектроники. Очевидно, что в отрасли, где рост доходов замедляется, этот фактор также представляет собой труднопреодолимое препятствие. Однако, отмечает г-н Мур, микроэлектроника встречалась с трудностями и раньше, однако все их успешно преодолела и достигла сегодняшних высот.
Источник: по материалам, предоставленным российским представительством Intel.
Короткая ссылка
