W przemyśle półprzewodnikowym nadal będzie obowiązywać prawo Moore'a

W przemyśle półprzewodnikowym nadal będzie obowiązywać prawo Moore'a

Podstawową miarą, za pomocą której przemysł półprzewodnikowy określa swoją wydajność technologiczną i postęp, jest prawo Moore'a. Według tego prawa liczba tranzystorów na układ scalony jest podwajana co dwa lata. IC Insights wkazuje, że w ciągu ostatnich 15 lat takie czynniki, jak zużycie energii i wyzwania związane z ograniczeniami skalowania chipów wpłynęły na tempo wzrostu liczby tranzystorów w niektórych produktach półprzewodnikowych.

Od początku 2000 roku tempo wzrostu liczby tranzystorów w układach pamięci DRAM utrzymywało średnio poziom około 45%, jednak w 2016 roku zmalało do 20%, w związku z pojawieniem się chipów nowej generacji o pojemności 16 Gb. Pod koniec 2016 roku Samsung rozpoczął produkcję na masową skalę 16 Gb układów DRAM, a rok wcześniej firma dostarczała układy 12 Gb. W 2014 roku Samsung wytwarzał 8 Gb chipy DRAM w standardzie DDR5, który organizacja JEDEC nadal dopracowuje w celu ustalenia jego finalnej specyfikacji. Standard ten obejmuje monolityczne układy pamięci o pojemnościach 24, 32, i 64 Gb.

IC Insights wskazało, że roczne tempo wzrostu gęstości pamięci flash utrzymywało się na poziomie 55-60% do około 2012 roku. Od tego czasu wskaźnik ten utrzymuje się w granicach 30-35%. W przypadku układów pamięci flash w technologii NAND, w styczniu tego roku jednostkowa pojemność chipa wynosiła 128 Gb. Maksymalna pojemność układów w technologii 3D NAND charakteryzujących się 96-warstwową strukturą i komórkami typu QLC (quad-level-cell) wyniosła 1,33 Tb. Chipy bazujące na komórkach typu QLC w połaczeniu z 96-warstwową architekturą powinny umożliwić w 2020 roku osiagnięcie pojemności rzędu 1,5 Tb, a wraz z wykorzystaniem 128 warstw - 2 Tb.

Do 2010 roku liczba tranzystorów w procesorach Intela rosła rocznie o około 40%, jednak w porównaniu z kolejnymi latami tempo to spadło o połowę. Wzrost gęstości struktur półprzewodnikowych w układach MPU firmy w połowie lat 2000 całkowicie został wstrzymany, jednak później jego roczne tempo osiągnęło 25%. Od 2017 roku Intel zaprzestał ujawniania szczegółów dotyczących ilości tranzystorów w jego produktach.

Od roku 2013 tempo wzrostu liczby tranzystorów dla procesorów Apple serii A - wykorzystywanych w iPhone'ach i iPadach - osiągnęło poziom 43% rocznie. Wskaźnik ten obejmuje najnowszy procesor A13 o strukturze składającej się z 8,5 mld tranzystorów. W pierwszej połowie 2020 roku firma zamierza zaprezentować iPada Pro, który oparty będzie o nowy układ A13X.

IC Insights zauważył, że procesory graficzne Nvidii mają niewiarygodnie wysoką liczbę tranzystorów. W przeciwieństwie do CPU, procesory graficzne (GPU) i ich struktura nie zawierają znacznej ilości pamięci podręcznej. Niektóre najnowsze GPU Nvidii to jednostki bazujące na sieciach neuronowych (NPU), które specjalnie zaprojektowano do wspierania procesów sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego.

Przemysł półprzewodnikowy silnie dąży do wprowadzania nowych rozwiązań, które będą przełamywać bariery technologiczne, co prowadzi do bardzo poważnych zmian w sposobie projektowania i produkcji układów scalonych. Kolejne bariery technologiczne w tej dziedzinie będą stawiały coraz większe wyzwania. Mimo wszystko w przemyśle półprzewodnikowym prawo Moore'a nadal będzie obowiązywać.

źródło: DigiTimes

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje czerwiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów