Sa lá atá inniu beimid ag caint faoi trasraitheoirí na todhchaí agus nochtfaimid na rúin go léir a bhaineann lena gcruthú. Tá sé soiléir cheana féin inniu go bhfuil muid ag tabhairt aghaidh ar thréimhse athruithe ollmhóra ar struchtúr agus ar mhodh táirgthe sliseanna, rud nach bhfuil feicthe ag an margadh le fada an lá. Caitheann na meoin is mó ar domhan oícheanta gan chodladh ag fiosrú cén fhoirmle is cóir a úsáid chun go ndéanfadh adaimh aonair rince díreach mar a theastaíonn uathu agus déanann siad rudaí a bhfuil an chuma orthu go bhfuil siad ag sárú dhlíthe na fisice.
Tréimhse iomaíochta méadaithe a bheidh ann freisin idir fathaigh leathsheoltóra ó SAM, ón gCóiré agus ón Téaváin. Is iad na cinn atá ag iarraidh leas a bhaint as an athrú paraidíme atá le teacht chun a seasaimh mar cheannairí teicneolaíochta a athbhunú, a ghnóthú nó a neartú. Cad iad na nuálaíochtaí agus na réabhlóidí atá ag fanacht linn? Déanaimis iarracht a mhíniú inniu.
Léigh freisin: Cad é AMD XDNA? An ailtireacht a chumhachtaíonn AI ar phróiseálaithe Ryzen
Athrú ar an geoiméadracht na trasraitheoirí
Nó in áit, beidh a gcuid spriocanna a athrú. An chéad nuálaíocht a bheidh (nó a bhí!) curtha i láthair ag na trí mhór-mhonaróirí leathsheoltóra (TSMC, Intel, Samsung), is iad seo na trasraitheoirí GAAFET mar a thugtar orthu. Is é seo an chéad athrú mór dá leithéid ar chéimseata trasraitheora ó 2011, nuair a chonaic an domhan trasraitheoirí FinFET Intel. Ní theastaíonn uaim a bheith ag plé an iomarca ar ábhar GAAFETanna, mar go dteastaíonn alt ar leith chuige sin. Anseo beidh muid ag plé ach an coincheap taobh thiar dóibh.
Le miniaturization trasraitheoirí, thosaigh innealtóirí taithí a fháil ar na héifeachtaí gearr-chainéil mar a thugtar orthu. I mbeagán focal, de réir mar a d'éirigh an t-achar idir an draein agus draein an trasraitheora níos giorra, d'éirigh an fhadhb níos mó agus níos mó. Is é sin, thosaigh an cróluas smacht a chailleadh ar an sruth ag sreabhadh tríd an gcainéal. Ar feadh dosaen bliain, ba é an réiteach ar an bhfadhb seo ná conas an cainéal a dhéanamh amach ó dhromchla an wafer sileacain mar eite (mar sin an tEite, nó an t-eite, in FinFET). Ligeann sé seo don gheata teagmháil a dhéanamh leis an gcainéal ar thrí thaobh (nó dhá cheann má tá trasghearradh ding-chruthach ag an imeall), rud a thugann níos mó smachta dó ar an sreabhadh reatha agus níos mó solúbthachta maidir le paraiméadair leictreacha na trasraitheoirí a oiriúnú do riachtanais an dearadh.
Mar sin féin, chiallaigh an laghdú seasta ar trasraitheoirí nach raibh sé seo go leor a thuilleadh. Ba ghá gur thosaigh an geata ag timpeallú an chainéil trasraitheora, is é sin, foirmíodh sé trasraitheoirí GAAFET (Is giorrúchán é GAA do Gate-All-Around). Níl ort ach a chur, is féidir leat smaoineamh orthu mar thrasraitheoirí FinFET a chuirtear ar thaobh amháin, ós rud é go minic go mbíonn dhá nó trí imeall ag trasraitheoirí FinFET. Tá sé cosúil le ceapaire ilchiseal, ina bhfuil cainéil i bhfoirm feadáin nó leatháin, atá suite os cionn an chinn eile, scartha le sraitheanna inslitheoir agus geata. Cé go bhfuil an coincheap seo ar eolas le blianta fada agus go n-úsáideann sé trealamh agus próisis atá ann cheana féin, níl a chur i bhfeidhm fánach. Is í an fhadhb atá ann go bhfuil ag am éigin na sraitheanna ina dhiaidh sin an chainéil crochadh san aer, le tacaíocht ach amháin sealadach "colún". Ag an am céanna, ba chóir go mbeadh a gcuid íochtair clúdaithe go haonfhoirmeach le sraith tréleictreach le tiús adamh amháin, agus ansin gach spás folamh a líonadh go cúramach le hábhar.
Léirítear an fhíric nach bhfuil GAAFETanna fánach sa chás le Samsung. Ó 2022, tá próiseas ag punann na Cóiré le trasraitheoirí MBCFET (ainm margaíochta Samsung trasraitheoirí GAAFET a chur i bhfeidhm). Go praiticiúil, áfach, is bua tipiciúil pyrrhic é seo sa rás. Is é fírinne an scéil go bhfuil céatadán na sceallóga lánfheidhmiúla a fhaightear á n-úsáid chomh híseal sin nach bhfuil beagnach aon duine ag iarraidh é a úsáid i dtáirgeadh (fiú… Samsung do do Exynos). Gach a fhios againn go bhfuil go bhfuil sé in úsáid a thabhairt ar aird sliseanna beag agus réasúnta simplí do mianadóirí cryptocurrency. Níl ach an dara glúin den phróiseas seo, a bheidh ar fáil i 2024, ar a dtugtar 3GAP (cé go ndeir roinnt foinsí go bhféadfaí é a athainmniú go dtí an próiseas rang 2nm), táthar ag súil go n-úsáidfear níos forleithne é.
Ba cheart trasraitheoirí GAAFET (iarr Intel a chur chun feidhme RibbonFET) a sheachadadh chuig monarchana Intel i mbliana mar chuid de phróisis 20A agus 18A Intel, a úsáidfear chun comhpháirteanna a mhonarú do chórais Arrow Lake agus Lunar Lake. Mar sin féin, tugann ráflaí tionscail éagsúla le fios go bhféadfadh an scála táirgeachta tosaigh a bheith teoranta.
Cad faoi TSMC? Tá sé beartaithe ag an gcuideachta Taiwanese trasraitheoirí GAAFET a úsáid ina próiseas N2, rud nach bhfuiltear ag súil go mbeidh sé réidh go hiomlán go dtí 2025. Teoiriciúil níos déanaí ná i Samsung agus Intel, ach nuair a labhraíonn TSMC faoi phróiseas áirithe a bheith agat, de ghnáth ciallaíonn sé a bheith réidh rud éigin a tháirgeadh le haghaidh Apple і Nvidia, mar sin i gcleachtas is féidir an difríocht a bheith i bhfad níos lú.
Léigh freisin: Gach eolas faoi sliseanna Neuralink Telepathy: cad é agus conas a oibríonn sé
Athrú ar an mbealach a chumhachtaítear trasraitheoirí
Baineann an dara nuálaíocht atá ag fanacht linn leis an mbealach a chumhachtófar trasraitheoirí i micrichiorcaid. Faoi láthair, tarlaíonn an próiseas déantúsaíochta microprocessor i sraitheanna ón mbun aníos. Tógtar trasraitheoirí thíos, ansin tógtar líonraí nasc os a gcionn, agus ansin cáblaí cumhachta. De ghnáth bíonn idir deich agus fiche sraith ann, agus dá airde an ciseal, is ea is mó a chuid eilimintí.
Sna blianta beaga atá romhainn, is é an caighdeán a bheidh ann, tar éis na hacomhail idir na trasraitheoirí a dhéanamh, go ndéanfar an wafer sileacain a smeach, a tanú, agus go gcruthófar na cosáin chumhachta ar thaobh eile, snasta an wafer. Ciallaíonn sé seo go mbeidh na trasraitheoirí cosúil le patty i borgaire, ní bonn císte.
Tá sé éasca a buille faoi thuairim cé chomh casta agus a dhéanfaidh sé an próiseas déantúsaíochta sliseanna, ach de réir na gcéad turgnaimh, tugann próiseas BSPDN (Líonra Seachadta Cumhachta Taobh Cúil) go leor buntáistí. Ar dtús, a bhuíochas leis an gcur chuige seo, is féidir trasraitheoirí a chur níos gaire dá chéile. Ar an dara dul síos, beidh líon iomlán na sraitheanna níos lú. Sa tríú háit, beidh na naisc ón leibhéal is airde den soláthar cumhachta chuig an trasraitheoir níos giorra. Agus ciallaíonn sé seo níos lú caillteanas fuinnimh agus an fhéidearthacht an voltas soláthair a laghdú. Féadfaidh na bealaí cruinne chun an réiteach seo a chur i bhfeidhm a bheith éagsúil ó thaobh castachta agus buntáistí féideartha, ach deir na himreoirí móra go léir sa mhargadh gur fiú an choinneal an cluiche.
Níos déanaí i mbliana feicfimid BSPDN i mbun gnímh don chéad uair in Intel Process 20A (Tugann Intel a chur i bhfeidhm PowerVia). Tá Intel mar gheall ar an bhforbairt mhear seo toisc go bhfuil sé ag obair ar an teicneolaíocht seo le tamall anuas, beag beann ar an obair ar athrú céimseata trasraitheoirí agus úsáid meaisíní níos nuaí. Ciallaíonn sé seo go mbeidh sí in ann é a chomhtháthú le beagnach aon phróiseas amach anseo.
Samsung níl aon fhaisnéis oifigiúil curtha ar fáil aige fós maidir le cathain a thosóidh sé ag úsáid a leagan den phróiseas aiseolais BSPDN. Níl mórán nuachta ann, ach tá a fhios againn go bhfuil Intel ag tástáil leis an réiteach seo cheana féin. Agus labhraíonn ráflaí an tionscail faoin bhféidearthacht go gcuirfear i bhfeidhm é sa phróiseas SF2, atá beartaithe do 2025, nó sa chéad cheann eile, atá beartaithe do 2027.
Tá TSMC ag tógáil a chuid ama sa réimse seo freisin, agus tuairiscíonn sé, cé go dtugann na chéad turgnaimh torthaí maithe, go bhfuil sé beartaithe aige BSPDN a thabhairt isteach sa phróiseas N2P, atá beartaithe le cur i bhfeidhm ag deireadh 2026 agus 2027 amháin.
Léigh freisin: Teleportation ó thaobh na heolaíochta de agus a todhchaí
Athrú ar mheaisíní nochta pláta
Níl aon chomhrá tromchúiseach faoi mhonarú microprocessor críochnaithe gan trácht ar chritéar Rayleigh. I gcás liteagrafaíocht, is é sin, an próiseas chun sliseoga sileacain a nochtadh, bíonn sé seo i bhfoirm na foirmle seo a leanas:
CD = k1 • λ / NA.
Go simplí, ciallaíonn sé seo go mbraitheann méid na heiliminte is lú is féidir a chruthú le solas ar dhromchla wafer sileacain ar thrí uimhir:
Is comhéifeacht gan toise é k1 go praiticiúil a léiríonn éifeachtúlacht an phróisis;
Is é λ tonnfhad an tsolais a shoilsíonn an pláta;
Is é NA Cró uimhriúil an chórais optúil.
Le blianta fada anuas, is é an príomhbhealach chun dlús pacála trasraitheoirí a mhéadú ná solas a úsáid le tonnfhaid atá ag éirí níos giorra. Thosaigh muid ag an leibhéal cúpla céad nanaiméadar agus bhíomar in ann bogadh go réasúnta tapa chun úsáid a bhaint as solas ag tonnfhad 193 nm, a bhfuil an domhan leathsheoltóra i bhfostú ar feadh i bhfad níos faide ná mar a theastaigh uaidh. Tar éis blianta taighde, moilleanna agus billiúin dollar a chaitheamh, i 2019 bhuail meaisíní liteagrafaíocht UV ASML an margadh ar deireadh. Úsáideann siad solas ultraivialait (EUV) le tonnfhad de thart ar 13,5 nm agus úsáidtear iad anois i ngach gléasra déantúsaíochta sliseanna chun cinn. Mar sin féin, is dócha gurb é seo an uair dheireanach a laghdaíodh λ go rathúil sa fhoirmle thuas.
Sin an fáth go mbeidh ort imirt timpeall leis an NA a athrú. Is féidir leat smaoineamh ar NA mar cró lionsa ceamara. Cinneann an uimhir gan toise seo cé mhéad solais a bhailíonn an córas optúil. I gcás meaisíní liteagrafaíochta, ciallaíonn sé seo (de réir na foirmle thuas) má theastaíonn uainn gnéithe níos lú agus níos lú a dhéanamh, dá airde ba chóir go mbeadh an NA. Tá NA de 0,33 ag meaisíní ASML atá in úsáid faoi láthair. Is é an chéad chéim eile ná meaisíní le Cró uimhriúil ard den chóras optúil, a bhfuil NA de 0,55 acu.
Fuaimeann sé simplí, ach níl aon rud simplí sa ghnó seo. Is fearr é seo a léiriú ag an bhfíric go bhfuil na meaisíní Ard-NA i bhfad níos mó agus níos mó ná dhá uair chomh costasach ná a réamhtheachtaithe (thart ar $400 milliún i gcomparáid le $150 milliún), agus go bhfuil níos lú tréchur acu freisin. Dá bhrí sin, cé go bhfuil a fhios ag gach duine gurb é seo an todhchaí a bhaineann le déantúsaíocht na bpróiseálaithe is airde, is minic a fheictear é mar fhoirm d'olc riachtanach.
Ba é Intel na meaisíní EUV High-NA is tapúla a úsáid. Tá an chéad mheaisín den chineál seo ceannaithe ag an gcuideachta Mheiriceá cheana féin, atá á shuiteáil faoi láthair ag ceann de mhonarchana na cuideachta in Oregon. Chomh maith leis sin, tá sé beartaithe ag Intel an chuid is mó de na meaisíní a tháirgtear i mbliana a cheannach. Tá sé ar eolas go bhfuil sé beartaithe ag na forbróirí liteagrafaíocht Ard-NA a úsáid ar scála mór sa phróiseas 14A, a bhfuiltear ag súil go bhfeicfidh sé solas an lae i 2026 nó 2027 (má théann gach rud de réir an phlean).
Ag an am céanna, Samsung agus níl aon deifir ar TSMC, ag amhras faoin tuiscint eacnamaíoch a bhaineann le húsáid an trealaimh seo go dtí go gcuirfear an próiseas 1-nm i bhfeidhm, is é sin, go dtí thart ar 2030. Ina áit sin, tá sé beartaithe acu an chuid is fearr a bhaint de na meaisíní EUV atá acu cheana féin le cleasanna éagsúla agus feabhsuithe próisis a thagann faoi scáth an fhachtóra k1.
Suimiúil freisin: An chaoi a bhfuil Téaváin, an tSín agus na SA ag troid ar son ceannasacht teicneolaíochta: an cogadh mór sliseanna
Athraigh go 3D
Anois táimid ag tosú ag bogadh isteach i gcrios na todhchaí neamhchinnte, oibreacha taighde agus boinn tuisceana ginearálta, ní pleananna nithiúla. Mar sin féin, tá an pobal d'aon ghuth go mbeidh am ann nuair a bheidh gá le trasraitheoirí a chruachadh ar a chéile de réir mar a shroicheann scála X agus Y a theorainn go praiticiúil. Faoi láthair, cuirtear trasraitheoirí de chineál P agus de chineál N in aice lena chéile. Is é an sprioc ná trasraitheoirí de chineál N a chruachadh ar bharr trasraitheoirí de chineál P, rud a chruthódh “ceapairí” trasraitheoirí ar a dtugtar CFETanna (FETanna comhlántacha). Tá staidéar á dhéanamh ar dhá phríomh-mhodh chun dearadh den sórt sin a bhaint amach: monolithic, ina bhfuil an struchtúr iomlán tógtha ar phláta amháin, agus seicheamhach, ina ndéantar trasraitheoirí N- agus P-cineál a mhonarú ar phlátaí ar leithligh atá "glued" le chéile.
De réir na saineolaithe, cuirfidh an margadh le haghaidh táirgeadh microprocessors isteach sa tríú gné thart ar 2032-2034. Faoi láthair, tá sé ar eolas go bhfuil Intel agus TSMC ag obair go dian ar a gcur i bhfeidhm na teicneolaíochta seo, ach Samsung, is dócha nach bhfuil sé ina chodladh ach an oiread, toisc go bhfuil na buntáistí féideartha a bhaineann leis an réiteach seo a úsáid ollmhór.
Suimiúil freisin: Cruinne: Na rudaí spáis is neamhghnách
Aistriú go "dhá thoise"
Fadhb eile a bhfuil ceannairí an domhain déantúsaíochta microcircuit ag iarraidh dul i ngleic leis go bhfuil ganntanas banal sileacain. Tá an eilimint seo tar éis fónamh go dílis dúinn le blianta fada anuas, ach tá a chainníocht theoranta ag tosú ar é a dhéanamh dodhéanta trasraitheoirí níos lú agus níos tapúla a mhonarú tuilleadh. Dá bhrí sin, tá taighde ar ábhair dhéthoiseach mar a thugtar air a d'fhéadfadh a bheith in ionad sileacain sa chainéal trasraitheora ar siúl ar fud an domhain. Is ábhair iad seo a bhféadfaidh a dtiús a bheith ina adamh éagsúla nó gan ach aon adamh amháin, agus soláthraíonn siad soghluaisteacht lucht leictreach, nach bhfuil ar fáil do leathsheoltóirí sileacain den tiús seo.
Is é an t-ábhar déthoiseach is cáiliúla ná graphene. Cé go bhfuil a úsáid i dtáirgeadh sliseanna fós á iniúchadh, mar gheall ar easpa bearna fuinnimh nádúrtha, tá amhras ann an ndéanfar é a úsáid riamh ar scála tionsclaíoch le haghaidh táirgeadh leathsheoltóra. Mar sin féin, rinne taighde ag baint úsáide as comhdhúile TMD (Dichalcogenides Miotail Idirthréimhseach - comhdhúile de mhiotail trasdula de bhloc d an tábla peiriadach agus chalcogens an 16ú grúpa den tábla peiriadach), mar shampla Tá cuma an-gheallta ar MoS 2 agus WSe 2, arna stiúradh ag Intel agus TSMC. Beimid in ann a n-iarmhairtí a fheiceáil sna deich mbliana atá romhainn.
Léigh freisin:
- Déanfaidh micrishliseanna graphene fóin níos tapúla agus níos éasca
- Faoi ríomhairí chandamach i bhfocail shimplí
Tá amanna suimiúla romhainn
Ag achoimre, tugaim faoi deara go mbeidh na blianta amach romhainn lán de nuálaíochtaí agus réabhlóidí i réimse an táirgthe leathsheoltóra. Ní fiú na nuálaíochtaí thuasluaite an t-ábhar a sceite, toisc nár luaigh muid rud ar bith faoi liteagrafaíocht ríomhaire, ná faoi fhorbairt sliseanna, ná faoin aistriú féideartha chuig bonn próiseálaí Gloine. Níor labhair muid ach oiread faoi dhul chun cinn i dtáirgeadh cuimhne.
Tá a fhios ag gach duine go bhfuil pointí casta den sórt sin iontach chun teacht suas le moille teicneolaíochta, toisc go bhfuil dóchúlacht ard ann go dteipfidh ar iomaitheoirí. Chuir Intel fiú todhchaí iomlán na cuideachta maidir le bheith in ann an chéad nuálaíocht leathsheoltóra eile a thairiscint níos tapúla ná an comórtas. Tá an-suim ag rialtas na SA freisin táirgeadh sceallóga den scoth a thabhairt ar ais go Meiriceá Thuaidh, agus is é sin an fáth go bhfuil sé ag infheistiú na billiúin dollar i bhforbairt Intel. Mar sin féin, ní hamháin gur réimse spéise do Meiriceánaigh iad fóirdheontais sliseanna. Sa Chóiré agus sa Téaváin, cuireann na rialtais fabhair fhlaithiúla ar fáil freisin Samsung agus TSMC, toisc go bhfuil a fhios acu cé chomh tábhachtach is atá an tréimhse amach anseo agus cé chomh mór is atá todhchaí na dtíortha seo ag brath ar theicneolaíochtaí nua. I measc rudaí eile, toisc go bhfuil an tSín taobh thiar díobh, a infheistíonn méideanna ollmhóra freisin i dtaighde, forbairt agus forbairt táirgeadh leathsheoltóra, ach tá sé seo ina ábhar cheana féin le haghaidh alt eile.
Léigh freisin: