Чипы для IoT

10 мая 2021, 00:00
№20
ARTUR WIDAK/ZUMAPRESS
IBM совершила прорыв до 2 нм

Компания IBM объявила об очередном прорыве в области проектирования и производства полупроводников, представив первый в мире процессор, изготовленный по технологии нанолистов (nanosheet technology) в соответствии с проектными нормами 2 нм. Между тем специалисты и общественность уже долгое время обсуждают, когда же наконец исчерпает действие так называемый закон Мура, который гласит, что благодаря постоянному совершенствованию технологий количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, будет удваиваться каждые 24 месяца. Промежуток времени от одного достижения до другого менялся, но конца им не видно, и, хотя казалось, что есть физический предел таким достижениям, ученые и инженеры преодолевали все пределы.

Пять нанометров — таким было последнее достижение; о нем объявила несколько лет назад тайваньская компания TSMC. И она уже строит завод под эти проектные нормы в США, а IBM только тестирует технологию, и до заводов еще далеко. Но стоит отметить, что именно IBM стояла у истоков технологий 5 и 7 нм, так что успех и в данном случае скорее всего обеспечен.

IBM больше не производит процессоры массово; вместо этого она помогает разрабатывать технологии для своих партнеров, таких как Intel и Samsung. Первая недавно объявила, что будет исследовать новые технологии обработки узлов и упаковки с IBM в рамках своей новой инициативы IDM 2.0. Это означает, что будущие чипы 2 нм от Intel могут быть основаны на некоторых из этих прорывов IBM, и их много.

В релизе компании отмечается, что процессоры, изготовленные по новой технологии, должны обеспечить на 45% более высокую производительность или на 75% более низкое энергопотребление, чем самые современные чипы 7 нм. Кроме того, можно ожидать, что использование новых процессоров в четыре раза увеличит время автономной работы сотового телефона и приведет к сокращению углеродного следа от центров обработки данных, на долю которых приходится 1% мирового потребления энергии. Использование в этих серверах новых процессоров потенциально может позволить существенно сократить их число.

Разработчики обещают, что новые процессоры значительно ускорят выполнение функций разнообразными компьютерами, начиная с более быстрой обработки данных в приложениях, облегчения перевода на другой язык и заканчивая более быстрым доступом в интернет. И наконец, это будет способствовать более быстрому обнаружению объектов и сокращению времени реакции в автономных транспортных средствах, таких как самоуправляемые автомобили.

Однако следует помнить, что в современных процессорах после достижения проектных норм 10 нм именование нанометров, в нашем случае двух, в значительной степени является маркетинговым ходом и не привязано к конкретной физической величине элементов чипа. И это относится не только к продукции IBM. Использование технологии нанолистов, то есть многослойного изготовления полупроводников на платине, позволяет достичь плотности их размещения на пластине, которая соответствует плотности, достигаемой при планарных (однослойных) технологиях, когда размер элементов составляет 2 нм. Таким образом, речь идет не о реальном значении, а о приведенном, или эффективном.

Стоит отметить еще следующие обстоятельства. Стоимость фабрики по производству процессоров на проектные нормы 5 нм уже достигает 20 с лишним миллиардов долларов, и специалисты считают, что стоимость фабрики на 2 нм составит не менее 50 млрд. И в мире в настоящее время всего две фабрики, рассчитанные на производство процессоров 7 нм: на Тайване и в Южной Корее, а на 5 нм, как мы отметили, строится в США. Пытается в этом направлении работать Китай. Вряд ли кто-то, кроме США, потянет фабрику на 2 нм. В результате, по крайней мере на ближайшее время, самые передовые разработки окажутся под контролем США.

Однако надо помнить и о том, что стоимость проектирования однокристальной системы (SoC) на 7 нм составляет от 120 до 420 млн долларов. На 5 нм — еще больше. Чего же ждать от 2 нм? И это еще один барьер на пути распространения таких технологий.

Уже сейчас можно говорить, что производство самых современных процессоров окупается, только если достигает сотен миллионов штук в год. Как можно понять, в данном случае расчет делается на то, что новое производство станет прибыльным благодаря интернету вещей, когда, что называется, в каждый чайник или утюг будут устанавливаться процессоры.