В августе на церемонии открытия мероприятия Hot Chips 31 главе AMD Лизе Су (Lisa Su) выпала честь выступить с докладом и ответить на вопросы аудитории, но вторым приглашённым докладчиком высокого уровня стал вице-президент TSMC по разработкам Филипп Вон (Philip Wong), который обозначил будущие тенденции развития всей микропроцессорной отрасли. Непосредственно о прогрессе TSMC в освоении новых технологий он говорил скупо, сославшись лишь на готовность начать выпуск 5-нм изделий в 2020 году.
Своё выступление доктор Вон начал с утверждения о непререкаемой жизнеспособности «закона Мура» — эмпирического правила, сформулированного в шестидесятых годах прошлого века одним из основателей Intel Гордоном Муром (Gordon Moore). На стабильной части своей траектории в прошлые годы закон Мура почти что гарантировал удвоение плотности размещения транзисторов на единице площади полупроводниковой микросхемы раз в два года. После того как сама Intel «споткнулась» о собственные амбиции при освоении 10-нм технологии, эксперты всех мастей стали часто говорить, что закон Мура в его привычной трактовке себя изжил. Филипп Вон со всей ответственностью заявил, что этот закон не только жив, но даже «не заболел», чем вызвал одобрительную реакцию аудитории.
Источник изображения: YouTube, Hot Chips
Доктор Вон даже набрался смелости предположить, что текущие темпы увеличения плотности размещения транзисторов удастся сохранить до середины этого века, как минимум. Сделано это было с несколькими важными оговорками. Во-первых, необходимо будет переходить от монолитных кристаллов к многокристальным компоновкам. Интересно, что в качестве иллюстрации представитель TSMC в этот момент продемонстрировал изображения графических процессоров NVIDIA с памятью типа HBM2. По крайней мере, на образец применения 2,5D-компоновки они хоть как-то тянут.
Во-вторых, придётся брать на вооружение новые материалы, имеющие молекулярную структуру, далёкую от природной. По сути, в полупроводниковой сфере пора расширять применение нанотехнологий. Те же углеродные нанотрубки применяются на экспериментальном уровне уже не одно десятилетие подряд, просто теперь нужно переходить к их массовому внедрению.
Источник изображения: YouTube, Hot Chips
В-третьих, микросхемы и процессоры должны будут перейти на пространственную компоновку. Интеграцию памяти в процессоры доктор Вон вообще назвал одним из главных факторов, позволяющих сохранить темпы развития отрасли. Если сперва будет предусмотрена интеграция памяти и процессоров, обладающих обособленными корпусами, то в дальнейшем они будут интегрироваться на уровне кремния в одной упаковке. Соответствующие эксперименты TSMC уже давно проводит — правда, пока лишь в рамках 22-нм технологии и с использованием не самых ходовых типов памяти.
Источник изображения: YouTube, Hot Chips
Правильные приоритеты, как отмечает вице-президент TSMC, должны сохраняться и при выборе типа памяти, которая будет интегрироваться на процессор. Пропускная способность памяти всегда важнее задержек, как поясняет доктор Вон. Важным технологическим ограничением при использовании стековой компоновки, по его словам, является возможность осуществления монтажа с применением не очень высоких температур. Если пайку верхнего слоя стека приходится осуществлять при температурах выше 400 градусов Цельсия, нижние слои могут пострадать от перегрева. Кроме того, слои стека должны быть достаточно тонкими, чтобы можно было без лишних усилий делать в них отверстия для сквозных вертикальных соединений.
Энергонезависимая память в будущем тоже будет интегрироваться в одном корпусе с процессором и элементами системной логики. Промышленность должна дойти в своём развитии до использования монолитной интеграции. Кремниевые мосты останутся в прошлом.
