Vroeger was het leven simpel, een transistor werd daadwerkelijk iedere twee jaar twee keer zo klein.
Een industrie groep bedacht de
"Roadmap" met bijbehorende nummer-reeks, als een richting zodat de totale industrie wist wat de targets ieder jaar waren.
Dus die nummering lag eigenijk al vast. Maar bij 32nm lukte het niet meer om de transistors simpelweg kleiner te maken. Hoe kleiner, hoe kleiner ook de stroompjes die geschakeld kunnen worden; beetje dezelfde reden waarom je een 220V-stekker niet kan 'miniaturiseren' tot mini-USB.
Maar er is een bepaalde hoeveelheid stroom nodig die geschakeld moet worden, om de transistor te laten werken.
Dus de nummering stond eigenlijk al vast, en de natuurkundige trukendoos ging open. Voor 32nm werd gebruik gemaakt van High-K materialen, en "voorgespannen" sillicium. Dat hielp een tijde.
Maar na 22nm liep dat weer vast. Intel kwam toen als eerste met de "vin": Stel, je kan door een USB-kabel geen 220V geleiden. Je kan de kabel niet breder maken, want dan heb je meer ruimte nodig. Je kan de kabel wel "hoger" maken, een soort "muurtje" / "vin". Dat is de FinFET.
Dat ging goed met Intel / Samsung 14nm en TSMC 16nm; maar in plaats van dat de transistoren voor Samsung 14nm / TSMC 16nm echt kleiner werden, werd er dus meer "vermogen' uit gehaald door de
vorm te veranderen.
Toen lukte het weer niet, met name Intel niet, om bij 10nm te komen via "normale" miniaturisering. Zo'n transistor zou niet werken. Ze hadden gepland om hier nieuwe EUV-chipmachines voor te gebruiken die veel kleiner kunnen "printen"; maar die waren niet op tijd klaar.
Dus de trucendoos werd bij Intel volgepropt met volstrekt bezopen en ongeteste goochel-trucs:
-Introductie van kobalt als materiaal. Als je voor vliegtuigen een stoel van "foam-matras" maakt waar een mens in moet, kan je de maat waar de mens in moet moeilijk verkleinen. Als je het matras te dun maakt, is de stoel niet stevig meer; dan verliest het z'n "prestatie". Maar door het materiaal te veranderen van "matras" naar "aluminium", kan je de prestatie behouden en het toch nog net iets kleiner maken.
-Stel, je wil meer mensen in het vliegtuig kwijt. Dan kan je in plaats van dat iedereen afzonderlijk een rechter en linker armleuning heeft, zorgen dat iedereen de leuning met z'n buurman deelt. Die truc heet "Single Diffuse Break".
-Stel dat je naast iedere vliegtuig-stoel een ventilatie-rooster hebt voor frisse lucht; dan is er ruimte tussen de stoelen nodig voor de lucht. Als je dan zo slim bent om dat ventilatie-kanaal
boven de stoel te hangen, bespaar je ruimte. Dat staat bekend als Contact Over Active Gate.
-Stel, je maakt een lijn van 10 centimeter breed. Als je het dan lukt, dat je van de
randen van die lijn twee nieuwe lijnen kan maken van 3 centimeter breed, dan kan je met gereedschap wat maximaal 10cm haalt toch lijnen van 3 centimeter breed maken. Dat heet "Self aligned double patterning". Als je dan superleip bent zoals Intel, doe je dat twee keer: De randen van de lijnen van 3cm breed kan je weer lijnen van 1 centimeter breed van maken: "Self aligned quadruple patterning".
Dus door het kobalt-materiaal heb je prestaties die je eigenlijk normaal niet zou kunnen halen.
Dit hele plan staat bekend onder "operatie Cannon Lake", en het concept heette "Hyperscaling". Het was een beetje als operatie Market Garden waarbij drie bruggen alle drie moesten ingenomen worden om het te laten slagen: Zeer ambitieus en riskant. Vaak zullen veel Tweakers vertellen dat "Intel stilstond" omdat ze geen concurrentie hadden, maar dat zijn dus mensen die er totaal niets van begrijpen. Intel was zo ambitieus dat ze dachten dat ze de drie-bruggen strategie waar Montgomery faalde, wel tot een goed einde konden brengen.
Dat ging fout; de hele boel duurde twee jaar te lang en donderde als een kaartenhuis in elkaar. Maar het hele vliegtuig was ontworpen voor aluminium stoelen met ventielatie-roosters boven de stoelen, enkele armleuningen en de lijnen-truc. En meerdere van die zaken werkten niet. Dus het hele ontwerp van het vliegtuig kon de prullenbak in.
Vervolgens kwam er een opvolger van het 10nm proces die een stap terug deed,namelijk het 11,5nm proces beter bekend als Ice Lake. Alleen Intel kon zich het gezichts-verlies niet veroorloven hier eerlijk over te zijn, dus dit werd grondig verzwegen. Want de nummering van de roadmap lag vast!
TSMC ging over van 16nm naar 10nm, maar dat was eigenlijk een behoorlijke mislukking. Eigenlijk was het een optimalisatie van 16nm; een "halve stap" vooruit. Want Apple wilde ieder jaar een beter proces, maar om een "hele" stap te zetten, daar had TSMC geen tijd voor. Dus ze keken wat ze binnen een jaar wel af konden krijgen, en na het 16nm proces kwam een 11,5nm-proces. Maar TSMC kon zich dat gezichts-verlies niet veroorloven hier eerlijk over te zijn. Want de nummering van de roadmap lag vast!
Samsung kon eigenlijk helemaal niet goed meedoen met 14nm, en ze maakten een 17nm-proces. Maar de vorige node as 20nm. Ze konden zich het gezichts-verlies niet veroorloven, en de nummering van de roadmap lag vast! 14nm dus.
Toen raakten TSMC en Samsung helemaal over de flos, dat is een complex verhaal. Maar het komt omdat het Europese ST/Micro GloFo zeg maar de "wankel-motor" onder de cilindermotoren had ontworpen, totaal ander concept en werking, niet vergelijkbaar met de concurrentie. Na lang wikken en wegen besloot GloFo er 22nm als "label" op te plakken en het FDX te noemen; en de opvolger werd "12FDX" genoemd.
Echter, TSMC en Samsung hadden geen wankel-motor. Dus ze besloten hun benzine-motor van 16/14 te pakken, te optimaliseren en er een 12 op te plakken. Natuurlijk kon dit totaal niet concurreren tegen de 12-wankel-motor; maar het was genoeg om de aandacht van 12-Wankel af te leiden waardoor die enorm vertraagd werd.
Aangezien men er toen achter kwam, dat men niet hoefde te leveren waar de nummers voor stonden, ging men gewoon kijken wat ieder jaar opgeleverd kon worden op een "agile" manier, vooral de TSMC/Apple combinatie. TSMC ging voortaan kijken wat ze binnen een jaar konden ontwikkelen, en daar kwam dan het nieuwe nummer op, wat al bepaald was door de nummering van de roadmap, want die lag vast!
Zie het als een aflopende stapel kaarten en je moet garnalen pellen:
Je pelt er het eerste uur 4, legt er een harten tien op.
Teede uur pel je er 8, legt er een harten negen op.
Pelt er het derde uur maar 3 want het zit tegen, legt er een harten acht op.
Pelt er daarna 5, legt er een harten zeven op.
Zo werkt het.
Maar die transistors kunnen niet meer kleiner worden, want dan geleiden ze niet genoeg stroom. Nu gaat het niet zozeer over de dikte, maar over het contact-oppervlak.
Hoe kan je zorgen dat een muur van 30 centimeter hoog meer contact oppervlak krijgt? Hoger maken, dat kan; en dat gebeurt al een poos met de vinnen. Maar dat houd een keer op.
Toen bedacht een snuggere Harrie, dat je er horizontale sleuven in kon maken, net zoals een brievenbus een sleuf in een deur is. Dan heeft de muur niet alleen een voor, achter en bovenkant ( 3 vlakken -> Intel _Tri_gate), maar ook een "tussen-kant". Op dezelfde manier dat de heatsink van je CPU niet massief is maar is opgebouwd met sleuven tussen de platen, en juist tussen die sleuven kan hitte worden afgevoerd. Als je een muur maakt met sleuven ertussen, kan via die sleuven electronen worden aan / afgevoerd.
Dus het contact-oppervlakte van je transistor neemt toe, dan nemen de prestaties toe en hoeft hij niet veel kleiner te worden. Welke kaart ligt bovenop? Harten 6, hoppa!
Hoe zorg je ervoor dat je meer electronen kan aan / afvoeren? Groter oppervlak! De muur met gleuven, ga je "breder" maken. Harten 5 erop, hoppa!
De N en P transistor heb je allebei nodig voor schakelingen, het zijn twee typen; zeg maar Yin en Yang. Ze zitten naast elkaar. Hoe kan je meer schakelingen op hetzelfde oppervlak kwijt? N en P boven elkaar (stacked). Harten 4 erop, hoppa!
De aan- en afvoerkanalen zitten ernaast. Hoe kan je meer op het oppervlakte kwijt, zonder de boel kleiner te maken? aan- en afvoerkanaal eronder begraven (burried rail). Harten 3 erop, hoppa!
Hmm, nu zit je vast; je hebt een soort paarden-hindernissen waarbij de balken horizontaal "liggen". Hoe kan je dat verleinen? Balken niet meer horizontaal maar rechtop zetten! Horizontal nanotubes. Harten 2 erop, hoppa!
Kaarten zijn op, en Intel wil de 2 niet gebruiken want Amerikaans bijgeloof. Wat is je volgende stap? A! Van Aas. Of Angstrom. En ipv 2 gebruik je 20. Hoppa!
De kaart met 18 erop ligt al klaar. Dat jaar komt ASML mogelijk met nieuwe machines. Nou, wat we dan ooit met die nieuwe machines kunnen zien we dan wel weer, maar die 18, die ligt klaar. Dus die 18 zetten we alvast in de reclame-folder, hoppa!
Na de 18 leggen we alvast de kaart met de 15 klaar. Wat er tegen die tijd wel of niet verbeterd kan worden weet geen hond; maar dat het geen hondendrol met het getal 15 te maken zal hebben is 100% zeker, maar boeit geen hond. Want die kaart,
die ligt er!
[Reactie gewijzigd door kidde op 30 juli 2024 11:55]
:strip_exif()/i/2004681518.jpeg?f=fpa)
/i/1240844012.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2004179024.jpeg?f=fpa)
/i/1239882744.png?f=fpa)
:strip_icc():strip_exif()/u/140379/Hond_icon.jpg?f=community){kind=icon}
:strip_icc():strip_exif()/u/48499/IMAGE_120.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/36083/crop5dca9e34ce091_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/335336/crop6700d743324d0.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/1454528/crop5f6239efda858_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/233291/crop68b6c5a2a9b1d_cropped.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/200203/crop6092aecc52ccd.jpg?f=community){kind=small}
Het orderboek van ASML staat tot de nok vol.
:strip_icc():strip_exif()/u/79969/crop5dd9232d4f793_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/713435/crop68cc3c58e8c29_cropped.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/78725/train-icon3.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/141198/crop6164051fbcf31.jpg?f=community){kind=small}
/u/38782/crop6146c7a29805d_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/135491/crop6518027b7cbb9_cropped.png?f=community){kind=small}