Moore's Law voor dummies

Door witeken op woensdag 20 januari 2016 18:00 - Reacties (3)
Categorie: -, Views: 3.568

Moore's Law in 500 woorden

Naar aanleiding van nieuws: Gerucht: Intel zal drie 10nm-generaties processors uitbrengen blijkt maar weer eens hoe, jawel, out-of=date de kennis van de gemiddelde persoon over de wet van de Moore is, en de status ervan. Geen verrassing gezien het onderwerp in kwestie van academisch niveau is. Ik heb het hier in redelijk wat detail over gehad in vorige blogs, maar hier beperk ik mezelf tot de belangrijkste details en vijfhonderd woorden. Ik laat de interconnect ook maar voor wat die is. Hier volgt dus de essentie.

Begrippen

Definitie: Moore's Law stelt dat de prijs per transistor of het aantal op een chip elke twee jaar hoort te halveren of te verdubbelen, respectievelijk, idealiter.

Doemdenkers: Stellen, zonder kennis van de relevante nanowetenschap te hebben, dat er nog maar een aantal nodes zijn voor de transistor te klein is en de atomen te groot.

Een naam is gewoon een naam

Het eerste wat je moet beseffen is dat het aanduiden van de grootte van een transistor -- laat staan andere eigenschappen zoals verbruik -- met ťťn naam al bij voorbaat gefaald is. Niet alleen omdat een transistor daar veel te complex voor is, maar simpelweg ook omdat een transistor 2D is. Wat de recentste generaties betreffen die in 2014-2015 zijn uitgekomen, zijn de exacte groottes als volgt.

http://xtreview.com/images/6deformation.jpg
http://xtreview.com/images/6deformation.jpg

Geen 14nm, geen 10, en al helemaal geen zeven nanometer. Case in point: zoals ondertussen bekend is ieders "14/16" (excl. Intel) even groot als hun "20".

Dat was grootte. Nu de andere belangrijke high-level eigenschappen als verbruik en prestaties. Merk trouwens op dat niet alleen de transistor daarvoor van belang is, maar nog legio andere technieken ook. Ook de grootte leert je weinig, tenzij misschien de gate length, maar die is nog esoterischer dan bovenstaande groottes die blijkbaar al bij niemand bekend zijn. Maar hier wordt het hoe dan ook nog moeilijker gezien de enige juiste benadering kwantitatief is, i.e. fysisch. Want hoewel dat de algemene make-up er erg vergelijkbaar uitziet, zijn de verschillen niet zo eenvoudig te zeggen. Alle huidige chips met de naam "16" of kleiner hebben strained silicon, HKMG en fins. Maar Intel heeft al een tweede generatie fins uitgebracht ("14"). Maakt dat een verschil? Wel, de eerste generatie van SS en TSMC is al niet 1:1 vergelijkbaar met iteratie 1 van Intel, dus wie zal het zeggen, buiten de heuristiek dat Intel 3 jaar meer ervaring ermee heeft?

Tot slot toekomstbeeld. Ik weet niet wat mensen zo hebben met speculatie. Tech uit de toekomst ziet er natuurlijk leuk uit, toegegeven, maar hij is er nog niet. Samen met volgende opmerking moet dat geruchten over releasedata eigenlijk waardeloos maken: Intel zťlf wist minder dan een half jaar voor de beoogde productie, met zekerheid, dat die zou uitgesteld moeten worden (gezien de ontwikkeltijd van >vier jaar is dat erg klein). Dus hoe kan een bedrijf dan weten wanneer een node met de nietszeggende naam "10" (evt. excl. Intel), "7", of "5" verschijnt? Als je denkt dat bedrijven dat wel weten, wat maak je er dan van dat Intel zowel een versie van "7" mťt als zůnder EUV ontwikkelt?

Een algemene tendens kan wel opgemaakt worden. Moore's Law is niet dood. Moore's Law is aan het vertragen wegens de -- al sinds het begin -- eeuwig stijgende complexiteit (en dus kosten, al is het de complexiteit die voor de vertragingen zorgt), versterkt door de afwezigheid van EUV. Dit uit zich bijvoorbeeld in consolidatie, het kernwoord van 2015 voor de industrie.

http://si.wsj.net/public/resources/images/BT-AE853_CHIPDE_16U_20151018180008.jpg
http://si.wsj.net/public/...DE_16U_20151018180008.jpg

Moore's Law is aan het transformeren. Halfgeleiders hebben geen free lunch, dus dat moest ooit eens stoppen, maar zelfs na vijftig jaar kan je gerust zeggen dat de halfgeleiderindustrie er nůg wel een paar decennia bij zal doen. Voorlopig moet je je dus nog niet druk maken over het einde van nanotechnologie -- dit is pas het begin -- maar het ritme is in elk geval niet meer wat het geweest was in de gloriedagen van Tick en Tock.

Enkel geschiedenis zal voor de gewone toeschouwer kunnen oordelen of die delta van twee jaar definitief voorbij is.

Samenvatting
Als ruwe (maar wel best mogelijke) proxy moet je nemen dat node "n" van TSMC of Samsung overeenkomt met node "n-1" van Intel (bv. 10nm van Intel ~ 7nm TSMC). Dit komt overeen met de algemeen aanvaarde en goed gedocumenteerde productievoorsprong van Intel van > 2 jaar die het al ca. een decennium heeft.

Moore's Law zal nog tegen 2 ŗ 3 jaar continueren voor zeker een decennium; de naam die een node krijgt is veel te misleidend voor de werkelijke oppervlakte.

De kosten zullen blijven stijgen, evenals de complexiteit. Dat is de oorzaak voor vertraging. In concreto betekent dit dat de yields niet snel genoeg op punt gezet kunnen worden (zie bv. Intel).

Luister niet naar, vooral TSMC's, geblaat over de productie van een toekomstige node. Uitzondering: aankondiging dat de node in kwestie in volumeproductie is.

Desondanks zijn er tientallen technologieŽn en nog meer ideeŽn die potentieel ofwel een toevoeging zijn op de gebruikelijke gang van zaken i.v.m. Moore's Law ("More than Moore", bv. 3D), ofwel een vervanging van de transistor zijn zoals die op dit moment gekend is.

Dat is, dan, waar een deel van mijn blogs dit jaar over zal gaan: een miniserie over hoe de transistor na het tijdperk van de klassieke transistor eruit zal (kunnen) zien.