19 апреля 2015 года исполнилось 50 лет самому известному эмпирическому правилу в мире, которое до сих пор актуально и определяет перспективы и темпы развития микроэлектроники — закону Мура. Сам создатель этого правила, Гордон Мур, а по совместительству один из основателей компании Intel, в честь этого знаменательного события пообщался с журналистами из различных государств и поделился собственными мыслями по поводу развития микроэлектронной индустрии за последние 50 лет.

Смотрите кроме этого: Конференция в честь 50-летия закона Мура прошла в Москве

Данной весной исполнилось ровно 50 лет закону Мура. Ранее представители компании Intel встретились с Гордоном Муром, а день назад по этому поводу корпорация провела в Москве конференцию, на которой подводились итоги 50-летнего периода в истории развития микроэлектроники. Закон Мура, в первый раз размещённый в издании Electronics Magazine в 1965 году, в первый раз был сформулирован следующим образом: Прогресс в микроэлектронике со временем разрешит помещать все больше элементов в тело одной микросхемы.

Гордон Мур о законе Мура

— Как вы заключили о том, что количество транзисторов в одной микросхеме будет возрастать вдвое каждые два года? Это была предположение либо итог наблюдений?

— В начале 60-х годов XX в. мы разрабатывали полупроводниковую разработку для её последующего промышленного применения. С теми инструментами, каковые были тогда в отечественном распоряжении, это было весьма сложно. Я занимал пост директора по разработкам и исследованиям в компании Fairchild Semiconductor, руководил процессом оптимизации разработки.

Ко мне обратилась редакция издания Electronics Magazine прося подготовить статью для их 35-го ежегодного издания, в которой необходимо было поведать о том, что случится в полупроводниковой отрасли в ближайшие 10 лет. Исходя из этого я решил проанализировать достигнутое. Я забрал пара микросхем и обратил внимание на то, что сперва мы устанавливали на них по одному транзистору, после этого — по восемь, а в самых новых — вдвое больше, другими словами 16.

В лаборатории мы трудились над созданием микросхем с 30-ю элементами и разглядывали возможность установки в 2 раза большего количества транзисторов. Я заключил , что ежегодно мы увеличивали количество элементов в 2 раза. Исходя из этого я сделал храброе предположение и сообщил о том, что мы будем увеличивать количество элементов в 2 раза ежегодно и перейдем от 60 элементов к 60 тысячам в течение 10 лет.

Я желал донести до общественности идея о том, что именно так будет развиваться микроэлектронная индустрия и это окажет хороший экономический эффект. Не смотря на то, что в то время предлогов для оптимизма было мало: первые интегральные микросхемы стоили дороже отдельных корпусных компонентов для сборки подобных схем. Необходимо было поведать о том, что мы владеем разработкой, которая разрешит без шуток удешевить микроэлектронику. Я полагал, что эта легко временная тенденция отрасли.

На деле же она была значительно более стойкой, чем я имел возможность предположить. Один из моих сотрудников — думается, Карвер Мид, доктор наук Калифорнийского Технологического университета — назвал обрисованную тенденцию законом Мура.

— Имели возможность ли вы предположить 50 лет назад, что ваше наблюдение останется актуальным так продолжительно? Это так как не закон природы, а правило, являющееся результатом наблюдений. Значит, нет обеспечений, что оно продолжит функционировать в будущем.

— В 1965 г. и позднее, в 1975 г., в то время, когда я уточнил собственный наблюдение, я не думал о том, в то время, когда закон прекратит функционировать. Современная отрасль находит все новые и новые методы чтобы делать микросхемы все более сложными. Сейчас мне тяжело поверить, что речь заходит уже о миллиардах, а не о десятках, сотнях либо тысячах транзисторов в корпусе одной микросхемы. Закон был более живучим, чем я имел возможность предположить в 1965 г. либо 1975 г., и до тех пор пока тяжело сообщить, в то время, когда его воздействие закончится.

 Сначала закон употреблялся легко как иллюстрация техпроцесса. Но неспешно его стали воспринимать как определяющую тенденцию индустрии, в большинстве случаев для измерения прогресса. на данный момент он лежит в базе развития полупроводниковой отрасли.

— Вы учавствовали в разработке современных компьютерных разработок с самого их зарождения. устройства и Какие разработки впечатлили вас больше всего?

— В 1965 году в статье я сделал много прогнозов, начиная с персональных компьютеров и часов и заканчивая радиолокационными станциями с фазированной антенной решеткой. Перечитывая эту публикацию сейчас, я сам удивляюсь, как правильными были эти предположения. Пожалуй, посильнее всего меня поразила эволюция сети Интернет да и то место, которое она заняла в жизни людей всей земли.

Мы знали, что компьютеры делают нужные вещи, что это будет развиваться, но я не осознавал, что они станут наиболее значимыми составляющими глобальной коммуникационной среды. Мне тяжело назвать другую, столь же выдающуюся инновацию.

— Вы как-то упомянули, что стали предпринимателем чисто случайно. на данный момент, в то время, когда вы имеете обширный опыт работы в Shockley, Fairchild и Intel, какой рекомендации вы имели возможность бы дать техническому предпринимателю?

— Я не уверен, что могу дать нужный совет в данной области. Я всегда думал, что необходимо выяснить вид продукции и сферу деятельности, которую хочется производить, а после этого, в случае если в этом имеется практический суть, затевать. на данный момент многие предприниматели подходят к этому вопросу по-второму: сперва решают основать компанию, а позже приступают к поиску идеи, которую имели возможность бы реализовать.

Кое-какие такие проекты были очень успешными, к примеру, Гугл, но многие не смогли удержаться на рынке. Я дал совет бы обратить внимание на то, как сделать проект долговременным.

— Имела возможность ли корпорация Intel занять собственные нынешние позиции и сохранить их, если бы не следовала закону Мура?

— Я полагаю, что нет. В то время, когда меня задают вопросы, что я имел возможность бы сообщить сотрудникам Intel, я говорю о том, что нужно продолжать реализацию закона. Существует множество неприятностей, каковые необходимо решить чтобы разработки развивались в соответствии с заданной скоростью, и это крайне важно, поскольку разрешает осуществлять контроль обстановку и сохранить успех в будущем.

Следует сделать все возможное, а это требует постоянных упрочнений.

— Какое значение образование имеет для технологической отрасли?

— Я пологаю, что постоянный приток прекрасно подготовленных учёных и инженеров есть источником жизненной энергии для любой компании, а также, для Intel. И это будет происходить лишь в том случае, если университеты будут учить студентов тому, что необходимо нам и вторым создающим компаниям. Хорошие идеи довольно часто рождаются как раз в головах молодых инженеров.

Они желают и смогут совершить настоящий прорыв, что разрешит создать принципиально новые процессы и продукты. Исходя из этого институты занимают важное место в помощи успеха новейших технологий, а компании становятся серьёзным причиной востребованности и успеха процесса обучения.

— Помог ли закон Мура Intel и вторым производителям стремительнее создавать инновации и осваивать выпуск новой продукции?

— Само собой разумеется, влияние закона Мура со временем изменилось. Изначально он употреблялся легко для отслеживания прогресса. Люди создавали более сложные микросхемы. Возможно было сравнить результаты и убедиться в том, что сложность проектирования растет.

Но позднее компании стали воспринимать закон как что-то, чего необходимо придерживаться для сохранения конкурентоспособности. Чтобы оставаться во главе, им необходимо двигаться так скоро, как это указано в законе. Так, закон прекратил быть средством оценки удач и по сей день рассматривается в качестве главной движущей силы отрасли.

— Закон Мура – это, возможно, то, благодаря чему вы вошли в историю. Либо вы желали бы, дабы люди запомнили вас как одного из основателей Intel?

— Тяжело назвать что-либо одно, чем я горжусь. Быть может, создание Intel — это один из моих самых громадных удач.

— Как вы думаете, как известен ваш закон? какое количество людей из 100 назовут вас, в случае если их спросят, какие конкретно узнаваемые законы в области электроники они знают?

— Меня удивляет, как довольно часто в собственной жизни я сталкиваюсь с упоминаниями этого закона. Я проверил количество упоминаний закона Мура и закона Мёрфи в Интернете. Гугл отыскал, как минимум, в 2 раза больше упоминаний моего закона.

Превзойти достигнутое

Влияние закона Мура на нашу жизнь тяжело переоценить. Но человеку, что не есть экспертом в области микроэлектроники, достаточно тяжело представить, как на большом растоянии ушел прогресс в области создания процессоров за последние 50 лет. Но что было бы, если бы закон Мура трудился и в других областях?

Машины

• Если бы эффективность автомобильного горючего возрастала такими же темпами, то люди имели возможность бы ездить всю жизнь без дозаправки.
• При сохранении скорости, с которой уменьшаются размеры транзисторов, ваш автомобиль на данный момент был бы размером с муравья. Вы имели возможность бы хранить в кармане рубахи целую кучу запасных шин.

Строительство

• Если бы небоскребы падали в цене со скоростью, установленной законом Мура, люди имели возможность бы приобрести себе по небоскребы по цене ниже стоимости ПК сейчас. А если бы небоскребы росли в высоту со скоростью закона Мура, то на данный момент они бы были в 35 раз выше горы Эверест.
• Если бы цена домов уменьшалась со скоростью уменьшения размеров транзисторов, человек имел возможность бы приобрести дом по цене одной конфетки.

Авиапутешествия и космические программы

• Цена космической программы Аполлон по высадке людей на Луне составляла $25 миллиардов. Если бы цена уменьшалась со скоростью закона Мура, на данный момент цена программы была бы сопоставима со ценой маленького частного самолета.
• Полет на Луну в 1969 г. занял 3 дня. Если бы положения закона Мура возможно было бы применить к космическому путешествию, то оно заняло бы 1 60 секунд.
• Перелёт из Новой Зеландии в Нью-Йорк завершался бы за то время, которое требуется вам застегнуть ремень безопасности в самолете.

современные процессоры и Смартфоны

• Если бы телефон Intel на базе платформы Android был создан с применением разработки 1971 г., процессора телефона был бы размером с 1 парковочное место.
• Если сравнивать с первым процессором Intel 4004, современные 14-нанометровые процессоры снабжают в 3500 раз более высокую производительность, в 90000 более высокую эффективность и стоят 1/60000 цене первого процессора.
• На данный момент на фабриках Intel производится более 10 миллиардов транзисторов в секунду.
• Первые полупроводниковые транзисторы были размером со стирательную резинку на финише карандаша. Благодаря закону Мура, более 6 миллионов современных транзисторов (Tri-Gate) возможно разместить на точке в конце предложения.
• Современные транзисторы невидимы для невооруженного глаза. Чтобы заметить один транзистор, необходимо расширить чип до размера дома.

Движущая сила закона Мура

Закон Мура отыскал отражение в фотолитографии — самом дорогостоящем этапе технологического процесса производства микросхем, на долю которого приходятся от 40% до 50% затрат. Но, что более принципиально важно, данный процесс подразумевает реализацию минимальных допустимых размеров топологических элементов на подложке, что формирует множество сложностей при массовом производстве. Но не хватает решить лишь вопросы, которые связаны с уменьшением размеров.

Принципиально важно сохранить затраты на приемлемом уровне, поскольку если не окажется разместить вдвое больше транзисторов на кристалле при однообразном уровне затрат, то это будет уже не закон Мура.

Отдельные участки подложки, покрытой фоторезистом, подвергаются действию ультрафиолета для растворения «резиста». В роли трафаретов, рисунок которых копируется на кристалл, выступают маски. Рисунок оптически значительно уменьшается посредством линзы, и инструмент действия ультрафиолетовым светом повторяет данный процесс пара раз чтобы создать конечный рисунок.

1. Главный процесс

В фотолитографии употребляются так именуемые сканеры для импринтинга определенной схемы на каждом кристалле. На поверхность подложки способом центрифугирования наносится светочувствительный и стойкий к травлению материал, что именуется «фоторезист», что после этого застывает. Дальнее ультрафиолетовое излучение (протяженность волны 193 нм), создаваемое лазером на фториде аргона, проходит через трафарет (маску).

Размеры уменьшаются посредством линзы, и осуществляется печать структуры схемы. Области фоторезиста, каковые подверглись действию излучения, растворяются. Химический процесс оставляя рисунок, заданный маской.

2. Способ оптического подсчета Стретта

Джон Уильям Стретт (1842-1919), третий барон Рэлей, взял в 1904 г. Нобелевскую премию за открытие аргона. Но эксперты ценят его за изобретение способа оптического подсчета, что может употребляться при современном производстве полупроводниковой продукции (кстати, компания ASML назвала Стретта одним из двух отцов-основателей фотолитографии наровне с Гордоном Муром.) Формула соотносит длину волны света (меньше – лучше) и апертуру линзы сканера (больше — лучше; а сравнительно не так давно было достигнуто предельное значение) по отношению к размеру топологического элемента.

В уравнении Стретта предусмотрена постоянная k1, которая разрешает осознать, как тяжёлым есть обеспечение достаточного уровня качества при производстве. При 0,3 и менее оно будет связано с расходами и большими сложностями.

3. Подводная фотосъёмка

В случае если поместить соломинку в стакан с водой, будет казаться, что она имеет маленькой излом. Эта иллюзия лучше проявляется в воде, чем на воздухе, и именуется рефракцией. При 32 нм инженеры заключили , что по другим факторам и стоимости целесообразно создать новое ответ, исходя из этого Intel перешла на разработку иммерсионной литографии.

В этом ходе воздушное пространство между подложкой и линзой заполняется водой. С учетом более большого коэффициента преломления воды сканер может создавать более миниатюрные элементы без трансформации размеров линзы. Внедрив данный процесс позднее соперников, Intel смогла сэкономить и воспользоваться их наработками. Для иммерсионной литографии требуются другие фоторезисты.

Помимо этого, вода двигается.

В один момент лампы желтого цвета защищают фоторезист от нежелательного действия ультрафиолета.

4. Один, два, три слоя

Дабы еще больше снизить размеры микросхем, возможно нанести рисунок одного и того же слоя два, три либо больше раз чтобы реализовать новые функциональные возможности на кристалле. Таковой подход связан с дополнительными затратами, потому, что он подразумевает больше производственных операций, но не так, дабы не соответствовать кривой затрат, предусмотренной законом Мура.

5. Необыкновенные формы

Интересный факт: дабы напечатать крест на подложке, применяя 14-нанометровую разработку, иногда необходимо нарисовать звезду. Вивек Сингх, начальник направления литографии в Technology Manufacturing Group, говорит, что изначально весьма тяжело предугадать, как обязан смотреться рисунок маски. Двадцать лет назад эксперты в области вычислительной литографии выступали в качестве несложных консультантов, а на данный момент они стали правой рукой начальников производств.

Инженеры команды Сингха предъявляют громадные требования к вычислительным ресурсам серверного парка корпорации, что связано с громадным количеством обрабатываемых данных, нужных для современных масок.

6.Финиш уже близок?

Дабы двигаться дальше, нужно применять излучение длиной волны менее 193 нм. Но это уже ЭУФ-литография (экстремальный ультрафиолет) с длиной волны 135 нм. ЭУФ-инструменты разрешают сделать больше операций за один проход если сравнивать с современными сканерами. Не смотря на то, что разработка развивается , это происходит достаточно медлительно в связи с целым рядом трудностей.

Требуются новые установки, различные материалы и вакуумные системы для фоторезиста и масок. Помимо этого, появляются и другие сложности, к примеру, уменьшение «неровности ширины линии» вместо уменьшения «неровности края линии». Источник излучения на данный момент есть главной проблемой полупроводников отрасли: для обработки громадного количества подложек его мощность должна быть очень громадна.

Помимо этого, нужно удешевить ЭУФ-разработку в целом.

На фотографии выше представлен 14-нанометровый кристалл Intel. Сейчас для этих микросхем Intel применяет три категории разработок литографии: иммерсионную (для самых серьёзных операций); сухую (для элементов среднего размера) и более раннюю разработку на базе излучения с длиной волны 248 нанометров, создаваемого лазером на фториде криптона (для больших элементов).

Будущее закона Мура

Современная фотолитография является сочетанием всех разработок, дешёвых как сейчас либо на следующий день, так и через десятилетие. Любой способ употребляется в том месте, где он снабжает большую экономическую эффективность. Помимо этого, разрабатываются и другие технологии, каковые сейчас выглядят футуристично.

Посредством разработки Multiple Electron-Beam Direct Write (MEBDW) когда-нибудь в будущем миллиарды лучей будут создавать транзисторы на кристалле, в то время как разработка Directed Self-Assembly (DSA) подразумевает полный контроль над атомами, каковые будут образовывать миллиарды нанометровых транзисторов.

Источник: 4pda.ru

Случайная статья:

• Обзор радиоуправляемого катера wl911
• Как сканировать qr код?

Calling All Cars: History of Dallas Eagan / Homicidal Hobo / The Drunken Sailor

Похожие статьи:

• С юбилеем, закон мура

  Здравствуй, Geektimes. Сравнительно не так давно мы праздновали юбилей, причём какой! Не юбилей компании, что весьма приятно, но не так принципиально…

• 50 Лет по экспоненте: транзисторная революция по закону мура

  Компания Intel совместно с партнерами отметила в Украине юбилей действия закона Мура. 50 лет назад Гордон Мур предусмотрел зависимость, в соответствии с…

• Будущее техпроцесса или когда «умрет» закон мура?

  В связи с тем, что закон Мура выполняется уже в течении 50-и тема и лёт того, сколько ему «еще осталось» обсуждается везде, среди них и на Хабре хотелось…