Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Categories:

Закон Мура давно мертв, чиповые нанотехнологии разбилась о квантовый барьер 10 лет назад?

19 января 2021 в этом журнале было опубликовано эссе: Шутка Фейнмана, породившая финансовый пузырь - фейк "квантовый компьютер", с предисловием:
В 1965 году, на заре микропроцессорных технологий, Гордон Мур (будущий соучредитель Intel) заявил: число транзисторов на квадратный дюйм в микросхемах будет возрастать вдвое каждый год. В 1975 году Мур понял, что погорячился и поднял срок удвоения с одного года до двух лет. В XXI веке Мур признался, что ляпнул тогда чепуху. Он даже опубликовал две статьи, объяснявшие невозможность безграничного экспоненциального роста плотности упаковки транзисторов (по крайней мере, из-за атомарной природы вещества). Его объяснений были понятны, кажется, даже полным тупицам... Но не "цифровым генералам". Мур, которому уже стукнуло 90 лет, махнул на это рукой и занялся каким-то хобби вроде рыбалки и экологии. Ну, здоровья и хорошего настроения ему - он повел себя как честный челвоек, и больше в этой истории не фигурировал.
Между тем, "цифровые генералы" уже успевшие превратить закон Мура в фетиш, в символ веры (или символ успешности своих гига-концернов), просто не могли от него отказаться. Они потребовали у консультантов-визионеров - рецепт, как преодолеть физические ограничения этого закона. По сложившейся традиции, визионеры ответили "будет сделано" (ведь если желания "цифровых генералов" противоречат физике - тем хуже для физики)...
https://alex-rozoff.livejournal.com/338116.html

...В январе 2021 я полагал, что у производителей микроэлектроники пока еще впереди тот барьер атомарной квантовой природы вещества - еще впереди.
Затем мне на глаза попалась статья с одной любопытной фразой:
02 марта 2021 Дефицит чипов благоприятствует бизнесу SMIC
По мнению экспертов, устойчивый спрос на контрактное производство чипов с применением зрелых техпроцессов (от 40-нм и более) позволит SMIC добиться двузначного роста выручки в первом квартале 2021 года.
http://www.dailycomm.ru/m/52216/

...Как же так? (удивился я) Ведь если смотреть на график миниатюризации, то "от 40-нм и более" это позапрошлое десятилетие! Цифровые генералы перешли на 10 нм, недавно анонсирован переход на 2 нм и менее. Что-то не складывалось... Тем более, когда появился ряд публикаций о скупке азиатскими фирмами - старого оборудования под техпроцессы начала 2000-х (якобы из-за опасений тотальной американской технологической блокады континентального Китая).

...Затем появилась статья, которую я буду выборочно цитировать ниже (я не эксперт в данной технологи, и не утверждаю, будто все так и есть - но статья объясняет наблюдаемые эффекты на рынке). Поехали:
5 АПРЕЛЯ, 2021 Современные техпроцессы — грандиозный обман: разбираемся в маркетинговых тонкостях процессоров (ЕГОР МОРОЗОВ)

- Итак, нам нужно создать транзисторы. Много транзисторов. Не вдаваясь глубоко в подробности, получаются они путем фотолитографии: свет определенной длины волны проходит через маску и оставляет на заготовке след, который собственно и является транзистором. На деле там все куда сложнее, но это уже тема для отдельной статьи. И вот тут мы сталкиваемся с проблемой: разрешающая способность фотолитографического оборудования конечна — но, разумеется, постоянно увеличивается. Поэтому нужно было ввести параметр, который позволял бы сравнивать процессоры, созданные различными производителями на различном оборудовании. Так и был введен техпроцесс. И нет, он показывает не размер транзистора, как многие думают. По сути он показывает технологический предел оборудования — то есть минимальный «штрих», который лазер через маску можно оставить на заготовке. И в случае с транзисторами он совпадал с самой тонкой их частью — затвором.
- На заре создания процессоров никаких проблем с уменьшением техпроцесса не было: даже не меняя лазеры, которые изначально работали на длине волны в 700 нм (красный свет), можно было уменьшать сами маски, что позволило увеличить разрешающую способность оборудования — а, значит, уменьшить затворы транзисторов — более чем в 3 раза, с 10 до 3 мкм, всего за четыре года, с 1971 по 1975-ый. Что интересно, так как техпроцесс в те годы был больше длины волны видимого света (сотни нанометров), то можно было в микроскоп разглядеть отдельные транзисторы, например, первого коммерческого процессора Intel 4004, который работал на частоте всего 500-740 кГц.
- В дальнейшем пришлось перейти на фиолетовые лазеры (400 нанометров), продолжать играться с масками, но в общем и целом никаких проблем не было: к 1985 году была преодолена планка в 1 мкм, а начало нового тысячелетия мы встретили со 130-нм процессорами с частотой выше 1 ГГц, вмещающими в себя сотни миллионов транзисторов, которые в обычный микроскоп уже не разглядишь.
- 130 нанометров — это был последний техпроцесс, который позволял сравнивать чипы различных компаний между собой и с предшественниками, чтобы оценить энергоэффективность и рост производительности.
- Первый звоночек прозвучал в начале нулевых при переходе к якобы 90-нм техпроцессу. Да, это первый условный техпроцесс: 90 нм, которые мы можем встретить в Pentium 4, указывали уже не на разрешение фотолитографического оборудования, а на то, что площадь транзистора уменьшилась вдвое по сравнению с предыдущим 130-нм техпроцессом. А раз площадь уменьшилась вдвое, то линейные размеры должны снизиться примерно в 1.4 раза. И если вы поделите 130 на 90, то столько и получите. И 90 при делении на 65 даст тоже самое, как и деление 65 на 45. Короче говоря, пошел откровенный «подгон» под закон Мура, который говорит нам о том, что число транзисторов на интегральной схеме удваивается раз в 2 года.
- От абсолютно четкого параметра — затвора транзистора, который точно задает «качество» литографического оборудования — в начале нулевых производители перешли к линейным размерам транзисторов, что в общем и целом является достаточно размытым показателем, который слабо связан с затвором транзистора, что исказило саму суть техпроцесса.
- В итоге ближе к концу нулевых мы получили грустную картину: вроде и AMD, и Intel производят свои процессоры на схожих техпроцессах в 45 и 40 нм, да вот только Core 2 Duo оказываются гораздо энергоэффективнее Athlon на схожих частотах, что лишний раз доказывает «маркетинговость» техпроцессов уже тогда.
- Начиная с 2009 года указанные производителями техпроцессы — чисто маркетинг, нередко без всякой физической подоплеки.
- Второй звоночек прозвенел в начале 2010-ых: если 32-нм техпроцесс еще получилось сделать, то вот переход к 22 нм вовремя вызывал уже серьезные проблемы. Решением стал переход из 2D в 3D: если снижение размера затвора ниже ~30 нм приводило к тому, что разрушался сам транзистор (он начинал пропускать ток тогда, когда не надо — через такую «узкую» преграду могли туннелировать электроны), то почему бы не сделать путь для электронов длиннее, выставив на их пути кремниевый гребень? Так и родилась технология FinFET, что дословно переводится как «плавниковый полупроводниковый транзистор». Теперь вместо того, что бежать по прямой, электронам приходилось огибать гребень. При этом, как можно заметить, физические размеры затвора транзистора не изменились, а раз теперь эффект туннелирования преодолен — можно продолжать уменьшать затвор и дальше, что все с радостью и продолжили делать.
- Это убивает определение техпроцесса. Насовсем. Все дело в том, что даже если фотолитографическое оборудование может создавать меньшие линейные затворы транзисторов, их все равно делают длиннее за счет трехмерного расположения, дабы не было туннелирования. И за счет 3D сам затвор и собственно транзистор оказываются меньше. То есть теперь техпроцесс совершенно не связан с разрешающей способностью оборудования.
https://www.iguides.ru/main/other/sovremennye_tekhprotsessy_grandioznyy_obman_razbiraemsya_v_marketingovykh_tonkostyakh_protsessorov/

Примечание 1 - A.R.: Core 2 Duo выпускался с 2006 по 2011 по нормам технологического процесса 65 нм, количество транзисторов - до 291 миллионов
https://ru.wikipedia.org/wiki/Core_2_Duo
Как намекает цитировавшаяся выше статья по бизнесу SMIC - примерно в этом техпроцессе рекомендовали работать эксперты исходя из запросов рынка
Примечание 2 - A.R.: с 2009-го - значит, подмена содержания - маркетингом началась ровно вместе с Великой рецессией, когда большой бизнес почти полностью переключился с качества товаров для потребителей - на качество чудес в обещаниях для крупных инвесторов, безлимитно черпающих деньги из банков в условиях нулевой кредитной ставки.
Примечание 3 - A.R.: туннелирование — преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера. Туннельный эффект — явление исключительно квантовой природы.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Туннельный_эффект

Таким образом, миниатюризация транзисторов разбилась о квантовый барьер в интервале 32-нм - 22-нм условного техпроцесса.
Любопытно, что это примерно соответствует минимальным размером вирусов, и минимальным размерами био-мембранных конструкций в митохондриях и в хлоропластах. Вероятно, биологическая эволюция остановилась около того же барьера.

...Такие дела...
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 277 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →