211service.com
Moore's Law Moon Shot
Det er tilsyneladende en kendsgerning, at hver ny generation af computergadgets vil være betydeligt mere kraftfuld end den før, men en truende teknisk vejspærring truer med at underminere det.
Derfor meddelte verdens største chipproducent, Intel, mandag, at de har investeret 4 milliarder dollars i det hollandske selskab ASML, der laver udstyr til fremstilling af computerchips.
De to virksomheder forsøger at indlede et samarbejde, der involverer verdens største computervirksomheder - i en slags siliciummåneskud - for at sikre, at chips bliver hurtigere ved at perfektionere de nødvendige værktøjer til at lave mindre funktioner på siliciumchips.
Hvis du har flere mennesker til at dele risikoen og bidrage, så går prognosen for succes, når vi nærmer os denne teknologiske overgang, op, siger Robert Bruck, vicepræsident for Intels teknologi- og produktionsgruppe.
Intel lancerede for nylig sin første generation af chips med funktioner så små som 22 nanometer. Nuværende metoder til fremstilling af chips vil være fine i to generationer efter - ned til 14 nanometer og 11 nanometer. Det skulle holde de nuværende metoder nyttige indtil omkring 2013, men derefter vil der være behov for en ny produktionsteknologi. Desværre er den bedste kandidat ikke kun ufuldstændig, men allerede forsinket.
Der skal gøres betydelige fremskridt i de næste par år for at holde trit med Moores lov, en forudsigelse fra en medstifter af Intel, som har holdt stik siden 1975 og understøtter forbrugernes og industriens forventninger om, at chips vil blive stadig mere dygtige. Denne lov siger, at antallet af transistorer, der kan passe på en siliciumchip, fordobles hvert andet år (den første version af loven, fra 1965, sagde hvert år), hvilket betyder, at en chip af samme størrelse er kraftigere.
Chipselskaber kortlægger udviklingen af Moores lov – og sætter fremtidige mål – ved at sammenligne størrelsen af de fineste detaljer på hver generation af chips. Ingeniørerne hos Intel og andre chipvirksomheder har altid haft brug for at bekymre sig over, hvilke tekniske tricks de kan finde på for at holde den bemærkelsesværdige svind på sporet. Lige nu stirrer de ingeniører ind i noget af en afgrund.
Teknologien, der lover at holde Moores lov i gang efter 2013, er kendt som ekstrem ultraviolet (EUV) litografi. Den bruger lys til at skrive et mønster ind i et kemisk lag oven på en siliciumwafer, som derefter ætses kemisk ind i siliciumet for at lave chipkomponenter. EUV litografi bruger ultraviolette lysstråler med meget høj energi, der er tættere på røntgenstråler end synligt lys. Det er attraktivt, fordi EUV-lys har en kort bølgelængde - omkring 13 nanometer - hvilket giver mulighed for at lave mindre detaljer end det 193 nanometer ultraviolette lys, der bruges i litografi i dag. Men EUV har vist sig overraskende svært at perfektionere.
Indtil 2007 troede Intel, at EUV ville blive brugt til at lave de 22-nanometer-chips, der kom ud i år, men det valgte i stedet at lave rettelser, der forlængede litografiens levetid baseret på 193-nanometer lys. Så sent som i 2010 håbede virksomheden at bruge EUV-teknikker til den 11 nanometer-generation af chips, der stadig er flere år væk, men endnu en gang betød tekniske innovationer, at eksisterende litografi fik sin pensionering annulleret.
Forsinkelser har også plaget EUV. For det meste stammer disse fra virksomheder som ASML og Nikon, der udvikler og sælger litografiudstyr. En af de største udfordringer har været at lave kraftige nok kilder til EUV-lys. Alle typer stof absorberer lys ved disse bølgelængder, så en kilde skal være lys nok til at sikre, at tilstrækkeligt lys når den wafer, der arbejdes på. EUV litografimaskiner er designet til at få strålen til at passere gennem et vakuum så meget som muligt, så luftmolekyler ikke kommer i vejen. Der er også udviklet specielle strukturer til at rette og fokusere lyset med minimal absorption, men alligevel er over 90 procent af det originale EUV-lys gået tabt, når strålen når den wafer, der skal arbejdes på.
ASMLs mest komplette prototyper kan ætse komponenter på siliciumskiver, men har bjælker, der er omtrent halvt så stærke, som hvad der ville være nødvendigt for at masseproducere chips økonomisk. Samtidig forsøger virksomheden at gøre fremskridt med anden generation af EUV litografiteknologi, som vil bruge komplekse rekonfigurerbare spejle til at skabe endnu finere detaljer på chips. Man forsøger også at gå over til at bruge siliciumwafers med lidt over det dobbelte overfladeareal af dem, der bruges i dag, så der kan laves flere chips i en enkelt batch, men det vil kræve nyt udstyr.
Selvom Intel-aftalen formelt er fokuseret på den næste generation af EUV og skiftet til større wafere, bør de ressourcer, den bringer, også hjælpe ASML med at løse dets mere umiddelbare problem. Det er klart, at der ikke er nogen næste generation, hvis vi ikke får denne generation til at fungere, siger ASML-talsmand Ryan Young. Vi skal selvfølgelig have den første gen færdig først.
I en videoerklæring, der blev lagt ud online tidligere på ugen, opfordrede ASML's finansdirektør, Peter Wennink, andre chipproducenter til at deltage i bestræbelserne på at støtte EUV's udvikling ved at underskrive aftaler, der ligner Intels, hvilket forpligter Intel til at støtte en stor stigning i forskning og udvikling i afkast for en ejerandel på 25 procent i sin leverandør. Wennink sagde, at hele industrien ville høste profitten fra sådanne aftaler. Det her handler om at sikre, at den teknologi, der er nødvendig for næste generations chips, kommer hurtigere frem, sagde han. I sidste ende vil det selvfølgelig være forbrugeren, der får fordel.
Samsung og Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, de to største chipfremstillingsvirksomheder efter Intel, er de mest sandsynlige foretrukne partnere, men ingen af dem har hidtil offentligt signaleret interesse. Både Intel og ASML håber, at disse virksomheder og andre vil lægge deres sædvanlige konkurrence til side og samle den nødvendige finansiering og ekspertise for at komme forbi den vejspærring, der truer en kommende generation af gadgets.