Intel usará transistores Nanowire / Nanoribbon em volume 'em cinco anos'
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Este ano, na conferência internacional do VLSI, o CTO da Intel, Mike Mayberry, fez uma das apresentações plenárias, que este ano foi intitulada 'O Futuro da Computação'. Dentro da apresentação, várias novas tecnologias de fabricação foram discutidas, incluindo ir além do FinFET para estruturas Gate-All-Around, ou até estruturas 2D de nano-folha, antes de eventualmente deixar o CMOS completamente. Nas perguntas e respostas no final da apresentação, o Dr. Mayberry afirmou que espera que os transistores de nanofios estejam em produção de alto volume dentro de cinco anos, colocando uma marca muito distinta na areia para a Intel e outros.
Os transistores com aletas, como introduzidos pela Intel em '22nm' e todos os outros em '16nm', eram uma maneira de escalar a corrente do inversor além de um transistor plano, uma métrica essencial para permitir a lógica de densidade e alto desempenho. Atualmente, a Intel está em seu projeto FinFET de várias gerações, com cada geração aumentando a altura das aletas, a fim de ajudar a impulsionar as principais métricas. Entretanto, como nos transistores planares, existe um limite entre um limite natural e um limite de fabricação, onde é necessária outra mudança no projeto do transistor. Nesse caso, os projetos Gate-All-Around, que estão em pesquisa e desenvolvimento há mais de uma década ou mais, ou são necessários.
Existem vários nomes diferentes para os designs Gate-All-Around (GAA). A implementação do GAA basicamente se parece com uma aleta do transistor pairando, que pode ser realmente pequena (nanofios) ou mais larga (nanoparticula), com vários fios ou folhas empilhados aumentando a largura efetiva do transistor quando se trata de direcionar as métricas atuais. O FinFET, para a maioria das empresas de fundição, espera interceptar o nó '3nm', que deve oferecer densidade semelhante ao 'nó 5nm' da Intel.
Um dos principais benefícios desses transistores GAA é que o transistor pode ser especificamente adaptado aos requisitos operacionais. Um transistor típico com um FinFET pode exigir uma altura de célula de 6-7 aletas discretas e, portanto, a corrente do inversor é uma função da contagem de aletas. Com um design do tipo GAA, não apenas implementando o empilhamento, mas também a largura da folha, a corrente do inversor é agora um espectro contínuo, o que deve permitir economia de espaço e economia de energia em nível de silício. Enquanto os FinFETs têm apenas um ponto de design de potência / frequência em um design de nó de processo para uma determinada contagem de aletas, o GAA permite uma escala contínua no design de transistores.
A Samsung já anunciou sua intenção de entregar transistores GAA em seu processo de fabricação no estágio em que atinge um nó de processo '3nm'. Em maio de 2019, a empresa divulgou um comunicado à imprensa como parte de seu Fórum de Fundição que a primeira versão beta do PDK, v0.1, estava pronta para seus clientes de fundição começarem a experimentar. Na época, a Samsung esperava que as primeiras execuções de teste do seu processo 3GAE fossem encerradas em 2020, com produção de risco no final de 2020 e produção de volume no final de 2021.
Durante os Simpósios VLSI de 2020 sobre Tecnologia e Circuitos, CTO da Intel e GM do Intel Labs, o Dr. Mike Mayberry fez uma das palestras plenárias sobre 'O Futuro da Computação'. Na apresentação detalhada, o Dr. Mayberry abordou bastante sobre como a computação está permeando em todos os níveis, do dispositivo à extremidade do datacenter, e como a demanda por baixa latência e alto desempenho são elementos-chave para impulsionar essa mudança. Com isso vem uma série de opções e oportunidades de design, mas também barreiras de complexidade, custo e computação. Um dos requisitos para conduzir mudanças de paradigma é a mudança no nível de fabricação, indo além da tecnologia FinFET, quando esperamos que todas as principais fundições de ponta comecem a introduzir a tecnologia GAA. O Dr. Mayberry abordou arquiteturas específicas do domínio, gerenciamento de memória e energia, segurança, complexidade do sistema,
Havia alguns slides que poderiam valer a pena serem abordados em um artigo futuro, juntamente com algumas das partes de perguntas e respostas, mas foi nessa questão que Mayberry disse um ponto que vale a pena relatar.
P: Você pode nos fornecer o cronograma para a introdução da tecnologia de processo de nanofibras / nanofios na produção de alto volume?
R: Não se trata de um roteiro, por isso vou ser vago e dizer dentro dos próximos cinco anos.
Aqui está o nosso vídeo da discussão:
É difícil não dar dicas sobre roteiros e cronogramas ao afirmar quando uma determinada tecnologia estará pronta; portanto, apesar do Dr. Mayberry afirmar que ele seria vago, isso meio que nos ajuda a restringir alguns dos planos da Intel.
Vale ressaltar que nem a pergunta nem o Dr. Mayberry disseram que esse era um cronograma previsto para a implementação da Intel, e ele poderia estar falando mais sobre os concorrentes da Intel. No entanto, nesses tipos de conversas, discutir a concorrência costuma ser muito criticado internamente; é por isso que temos a impressão de que isso se concentrou mais na capacidade da Intel de produzir GAA do que qualquer outra pessoa.
Dado o que sabemos sobre a linha do tempo da Intel, temos este slide da Intel, conforme apresentado em setembro de 2019 na conferência da SPIE:

Para 2021, a Intel está preparando 10 +++ e um novo nó de processo (7nm), e sabemos que esse é o caso, uma vez que a Intel possui um contrato com
o supercomputador Aurora para Argonne , que deve ter a nova Ponte da Intel Acelerador Vecchio HPC no interior, que é parcialmente construído em 7nm. Esse sistema precisa ser entregue em 2021, ou pelo menos a Intel deve atingir uma série de marcos mínimos para esse sistema em 2021, para que possamos ver as primeiras impressões de 7nm naquele momento. O slide acima também diz 7nm no EUV.
Supondo que tudo corra como planejado, temos 2022 com 7+, 2023 com 7 ++ e outro novo nó do processo, que se acredita ser de 5nm. Espera-se que este seja o ponto de inflexão dos 3nm do TSMC em termos de densidade, o que poderia sugerir que é aqui que é provável que a tecnologia GAA esteja.
Indo além disso, 2024 é 5+, depois 2025 é 5 ++ e 3nm. Se eu fosse um apostador, e previsse que a linha do tempo da Intel ao longo de cinco anos poderia passar a maior parte de 6 a 12 meses, então 2025 ainda estaria na era de 5nm / 5+. Portanto, com o Dr. Mayberry dizendo dentro de 5 anos por alto volume, o dinheiro inteligente seria o GAA chegando a 5 nm, em 2023-2024.

Este foi um dos slides finais da apresentação, mostrando para onde a Intel está olhando nos próximos 15 anos. A Quantum está tão fora do escopo de qualquer outra coisa que a Intel esteja fazendo que o Dr. Mayberry disse que está tão distante neste momento. No entanto, a Intel está dando passos em direção à aprendizagem profunda, análise gráfica e computação neuromorófica.
@user101 @dayllann