Prijavi se z GoogleID

» »

Livarna napravila prvi monolitni 3D čip

Livarna napravila prvi monolitni 3D čip

IEEE Spectrum - Na srečanju agencije DARPA v Detroitu so pokazali prvo monolitno tridimenzionalno integrirano vezje, napravljeno na proizvodni liniji komercialne livarne. Dosežek je dodatno zanimiv, ker računsko logiko sestavljajo tranzistorji iz ogljikovih nanocevk, pomnilnik pa je RRAM, napravljen iz memristorjev. Gre za enega od projektov v ambicioznem Darpinem programu Electronics Resurgence Initiative, s katerim želijo korenito spremeniti načine snovanja in proizvodnje elektronskih komponent.

Ob omembi 3D čipov danes nihče več ne bo posebno vznemirjen, saj jih že imamo v širši uporabi, na primer v pomnilniku flash. Napravijo jih tako, da posamezne sloje silicija zlagajo v višino in jih med seboj povežejo s kontakti (through-silicon vias ali TSVs). Grda podrobnost je, da so te vertikalne povezave posejane relativno na redko - na vsakih nekaj mikrometrov, se pravi, nekaj velikostnih razredov več od razsežnosti tranzistorjev, ki jo merimo v nanometrih. Ideal in naslednja stopnja izgradnje integriranih vezij je monolitni blok, kjer bi vsa logika stala v enem samem kosu polprevodnika, z veliko gostejšimi vertikalnimi podatkovnimi vodili. Poglavitna ovira pri razvoju takih postopkov je dejstvo, da silicijeva litografija zahteva visoke temperature, okrog tisoč stopinj Celzija, kar bi uničilo obstoječe sloje.

Pred leti je ekipa okrog Maxa Shulakerja na Univerzi Stanford začrtala zasnovo monolitnega 3D čipa, pri kateri bi sloje izmenično sestavljala računska logika s tranzistorji iz ogljikovih nanocevk in pa pomnilnik RRAM (resistive random-access memory). Oba elementa je mogoče napraviti s procesi, ki tečejo med 120 in 450 stopinjami Celzija, se pravi, pri dovolj nizki temperaturi, da izgrajevanje enega sloja ne bi poškodovalo tistih spodaj. Inženirji so tako predlani napravili "umetni nos" iz štirislojnega čipa, kar je bilo prvo delujoče monolitno tridimenzionalno integrirano vezje. Toda hkrati sta obe navedeni tehnologiji še v razvojni fazi - kljub temu, da smo se napovedi o njih že dodobra naposlušali. Prvi tranzistor iz ogljikovih nanocevk je star že 21 let, toda v uporabi jih še kar ni, ker sta proizvodnja in nameščanje nanocevk premalo zanesljivi in trpita za velikim številom defektov. Memristorje, oziroma RRAM, za katere je bilo mišljeno, da bodo spričo nevolatilnosti zamenjali pomnilnik flash, pa preprosto zavira dejstvo, da je proizvodnja obstoječega pomnilnika tako poceni in utečena, da bodo firme šle v resno menjavo tehnologije šele tedaj, ko bodo pridobitve zares občutne in RRAM stoodstotno zanesljiv.

Na tem mestu se je vmešala Agencija za napredne obrambne raziskave - DARPA. Američani so lani sprožili poldrugo milijardo dolarjev težak širokopotezen program Electronics Resurgence Initiative (ERI), katerega namen je iznajti revolucionarno nove načine dizajniranja in izdelave elektronskih vezij. Program je mnogostranski, samo za vzorec pa naj omenimo, da vanj med drugim spada snovanje čipov, ki se na strojni ravni prilagajajo specifičnim aplikacijam, pa s strojnim učenjem podprto programje za dizajn čipov, ki bi majhni skupini inženirjev omogočila napraviti SoC, za katerega je trenutno potrebnih sto ljudi ... Eden od projektov v okviru ERI pa je tudi zasnova monolitnega 3D SoCja - kjer so opazili Shulakerjevo skupino in ji namenili 61 milijonov dolarjev za obdobje treh let, da zasnovo pripelje v tovarno. Shulaker, ki je s Stanforda medtem odšel na MIT, se je povezal z livarno SkyWater Technology iz Minnesote in pred dnevi na Darpini konferenci pokazal svež reženj s SkyWaterjeve proizvodne linije (na sliki). Vezje ima dva sloja: spodnjega sestavljajo tranzistorji iz nanocevk, zgornjega RRAM. Naslednja stopnja razvoja bo podvojitev slojev na štiri, nato sledi optimizacija donosa.

Važna podrobnost je, da so ti čipi napravljeni v 90-nanometrskem proizvodnem procesu, ki ga SkyWater edinega premore. Se pravi, v tehnologiji, ki je bila v industriji centralnih mikroprocesorjev aktualna pred petnajstimi leti. Toda ravno v tem je smisel Darpinih namer, saj inženirji trdijo, da lahko s tako zasnovanimi čipi konkurirajo današnjim 10-nanometrskim, kar bi starejšim livarnam, ki ne zmorejo grozljivo dragih posodobitev proizvodnje, vdihnilo novo življenje. To je seveda zelo pogumna trditev, ki jo bodo morali šele dokazati. Toda po drugi plati so ravno takšni odtrgani podvigi hvaležna tarča državnega financiranja, ker se jih bo redkokatero komercialno podjetje upalo lotiti z lastnim denarjem. Poleg tega - tudi če opisani 3D SoCji po učinkovitosti ne bodo dosegali klasičnih, spajanje računskih in pomnilniških vezij v splošnem mnogo obeta na več področjih. Na primer pri strojnem učenju, kjer se je pokazalo, da tak recept močno zniža porabo čipov za pospeševanje globokih nevronskih mrež, kar zna biti ključno za prihod takšnih procesorjev na rob. Da ne omenjamo sunka, ki ga utegneta doživeti tehnologiji nanocevk in RRAMa.

4 komentarji

DexterBoy ::

Pohvalno, ko človek prebere, da vse kar je staro, ni za v staro šaro :)
Glede na to, da je vse v enem kosu, je mogoče zanimivo za okolje izven Zemljinega ozračja, kjer imamo sevanje in je to lažje zaščititi?
Po drugi strani pa; ta godzila od 90 nm in današnji proc na 7 nm; ista površina, kjer moraš po starem postopku zlagati v nadstropja, da dobiš zmogljivost ene same ravne površine novejše litografije? Ali pa se motim...
Aha, DARPA; ravno dva dni nazaj ob jutranji kavi gledal spodnji posnetek;

off tipoc, ampak je vsaj za razmisliti ;)
Ko ne gre več, ko se ustavi, RESET Vas spet v ritem spravi.
http://www.avtofil.si/

Barbarpapa2 ::

Pozdrav

Nekaj me bega pri tem (nisem pa bral člankov, ki so v povezavah)... Gre za tranzistorje iz ogljikovih nanocevk in pa pomnilnik z memristorji. Ali je "stara" (oziroma bilokatera) litografska tehnologija sposobna tvorbe ogljikovih nanocevk? Ni za to potrebna vsaj neka, povsem nova tehnološka nadgradnja litografskega procesa?

Lp

jože

Aggressor ::

Rabiš dodatne elemente, ja, ampak niso pretežki za integracijo - razne oblike plinastih nanosov ipd.
en CRISPR na dan odžene zdravnika stran

Bibi ::

Če pogledamo koliko je trošil 90nano metričen čip in koliko sedaj 10nano?
Ehm...


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Razvili tkanino, ki zna tako zadrževati kot prepuščati toploto

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
233381 (330) antonija
»

Najtanjši tranzistor meri 1 nm

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
63410 (1572) David1994
»

IBM odkril nov način uporabe ogljikovih nanocevk v tranzistorjih

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
94808 (2267) zavajon
»

Honda napreduje pri razvoju nanocevk

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
82374 (1375) karagoth
»

NRAM

Oddelek: Novice / Pomnilnik
163067 (2164) neoto

Več podobnih tem