Analyse: waar blijven de 20nm-GPU's?

55 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Immersielithografie en EUV
  3. 3. De plannen van chipfabrikanten
  4. 4. Roadmaps AMD en Nvidia voor 2015
  5. 5. Blik in de toekomst: 450mm-wafers en nieuwe materialen
  6. 6. Conclusie
  7. 55 reacties

Blik in de toekomst: 450mm-wafers en nieuwe materialen

Procesverkleining is niet de enige manier om het produceren van chips goedkoper te maken. Een verbetering waar al jaren over wordt gesproken is het vervangen van 300mm-wafers door platen met een diameter van 450 mm. De kosten die men nou eenmaal maakt voor het verwerken van een wafer kunnen dan door meer chips worden gesplitst, waardoor de kosten voor bijvoorbeeld multi-patterning op chipbasis ook lager worden. Daardoor kan efficiënter worden geproduceerd.

Natuurlijk moeten ook alle machines daarop worden aangepast. Eind vorig jaar zette ASML zijn inspanningen voor de ontwikkeling voor 450mm-machines op een laag pitje, waarschijnlijk doordat Intel, Samsung en TSMC daar minder prioriteit aan gaven of nog niet uit de precieze specificaties voor zo'n 450mm-wafer zijn. Die drie chipfabrikanten hebben de afgelopen jaren fors geïnvesteerd in ASML, zodat de ontwikkeling van nieuwe productietechnieken sneller kan gaan. De verwachting is nu dat de grotere wafers niet voor 2018 hun intrede gaan doen. Volgens de roadmaps werkt Intel tegen die tijd aan een sub-10nm-productieprocedé. Recente geruchten duiden er op dat het door de complexiteit helemaal in de ijskast is gezet.

Een 450mm-wafer naast een gebruikelijk 300mm-exemplaar.

Een goede reden om over te stappen naar een nieuw formaat, is als toch alle machines moeten worden vervangen, zoals bij het overstappen naar een andere grondstof voor chips. Sinds jaar en dag wordt silicium gebruikt om de chips van te maken. Na het 14nm-procedé wordt silicium echter te dun om het kwantum-tunneleffect en gate-leakage tegen te gaan. Dat betekent dat het stroomverbruik drastisch toe zal nemen en de nauwkeurigheid bij het schakelen van de transistors flink afneemt. Er zal dus een nieuw materiaal moeten worden gevonden. Dat wordt waarschijnlijk silicium-germanium of zelfs puur germanium. Beide geleiden ze elektronen beter, waardoor lagere stroomspanningen nodig zijn. Tunneling, leakage en het hogere verbruik zijn daardoor niet meer aan de orde.

Switchen naar een nieuw materiaal hoeft niet heel moeilijk te zijn, maar omdat alle apparatuur vervangen zal moeten worden, gaan er wel gigantische investeringen mee gepaard. FinFET zorgt er met een groter raakoppervlak trouwens ook voor dat dit soort effecten worden tegengegaan - je zou het dus als het uitstellen van een overstap naar een nieuw materiaal kunnen zien. Al met al zijn de investeringen die gedaan moeten worden om een nieuw materiaal te gaan gebruiken en over te stappen naar een nieuw waferformaat enorm. Het is dan ook niet vreemd dat de verschillende fabrikanten er alles aan doen om deze dure stappen zo veel mogelijk uit te stellen.

0
*