Gordon Moore, a founder of the Intel Corporation, in a photograph from the late 1960s. In 1965, in what came to be called Moore’s Law, Dr. Moore laid out the principle that the number of transistors that could be etched on a chip would double annually for at least a decade.Credit Intel
When you’re thinking that big, bumping into the limits of physics could be a most humbling experience.
“I think the most fundamental issue is that we are way past the point in the evolution of computers where people auto-buy the next latest and greatest computer chip, with full confidence that it would be better than what they’ve got,” Dr. Colwell said.
The Limits of Physics
Chips are made from metal wires and semiconductor-based transistors — tiny electronic switches that control the flow of electricity. The most advanced transistors and wires are smaller than the wavelength of light, and the most advanced electronic switches are smaller than a biological virus.
Chips are produced in a manufacturing process called photolithography. Since it was invented in the late 1950s, photolithography has constantly evolved. Today, ultraviolet laser light is projected through glass plates that are coated with a portion of a circuit pattern expressed in a metal mask that looks like a street map.
Each map makes it possible to illuminate a pattern on the surface of the chip in order to deposit or etch away metal and semiconducting materials, leaving an ultrathin sandwich of wires, transistors and other components.
The masks are used to expose hundreds of exact copies of each chip, which are in turn laid out on polished wafers of silicon about a foot in diameter.
Machines called steppers, which currently cost about $50 million each, move the mask across the wafer, repeatedly exposing each circuit pattern to the surface of the wafer, alternately depositing and etching away metal and semiconducting components.
A finished computer chip may require as many as 50 exposure steps, and the mask must be aligned with astonishing accuracy. Each step raises the possibility of infinitesimally small errors.
Advertisement
Continue reading the main story
“I’ve worked on many parts of the semiconductor process,” said Alan R. Stivers, a physicist whose career at Intel began in 1979 and who helped introduce a dozen new semiconductor generations before retiring in 2007. “By far, lithography is the hardest.”
To build devices that are smaller than the wavelength of light, chip makers have added a range of tricks like “immersion” lithography, which uses water to bend light waves sharply and enhance resolution. They also have used a technique called “multiple pattern” lithography, which employs separate mask steps to sharpen the edges and further thin the metal wires and other chip components.
Photo
The Westmere Die, a processor introduced by Intel in 2010.Credit Intel
As the size of components and wires have shrunk to just a handful of molecules, engineers have turned to computer simulations that require tremendous computational power. “You are playing tricks on the physics,” said Walden C. Rhines, chief executive of Mentor Graphics, a Wilsonville, Ore., design automation software firm.
If that scaling first described by Dr. Engelbart ends, how can big chip companies avoid the Moore’s Law endgame? For one, they could turn to software or new chip designs that extract more computing power from the same number of transistors.
And there is hope that the same creativity that has extended Moore’s Law for so long could keep chip technology advancing.
If silicon is, in the words of David M. Brooks, a Harvard University computer scientist, “the canvas we paint on,” engineers can do more than just shrink the canvas.
Silicon could also give way to exotic materials for making faster and smaller transistors and new kinds of memory storage as well as optical rather than electronic communications links, said Alex Lidow, a physicist who is chief executive of Efficient Power Conversion Corporation, a maker of special-purpose chips in El Segundo, Calif.
There are a number of breakthrough candidates, like quantum computing, which — if it became practical — could vastly speed processing time, and spintronics, which in the far future could move computing to atomic-scale components.
Recently, there has been optimism in a new manufacturing technique, known as extreme ultraviolet, or EUV, lithography. If it works, EUV, which provides light waves roughly a tenth the length of the shortest of the light waves that make up the visible spectrum, will permit even smaller wires and features, while at the same time simplifying the chip-making process.
But the technology still has not been proved in commercial production.
Earlier this year ASML, a Dutch stepper manufacturer partly owned by Intel, said it had received a large order for EUV steppers from a United States customer that most people in the industry believe to be Intel. That could mean Intel has a jump on the rest of the chip-making industry.
Intel executives, unlike major competitors such as Samsung and Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, or TSMC, insist the company will be able to continue to make ever-cheaper chips for the foreseeable future. And they dispute the notion that the price of transistors has reached a plateau.
Advertisement
Continue reading the main story
Advertisement
Continue reading the main story
Yet while Intel remains confident that it can continue to resist the changing reality of the rest of the industry, it has not been able to entirely defy physics.
Photo
กอร์ดอน มัวร์ ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัท Intel ในรูปถ่ายจากปลายทศวรรษที่ 1960 ในปี 1965 ในสิ่งที่มาเพื่อเรียกกฎของมัวร์ ดร. มัวร์แสดงหลักการว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ที่สามารถแกะสลักบนชิปจะเพิ่มเป็นสองเท่าทุกปีเป็นเวลาอย่างน้อยทศวรรษที่ผ่านมา เครดิตข้อมูล
เมื่อคุณ คิดใหญ่ กระแทกเข้ากับขอบเขตของฟิสิกส์จะเป็นประสบการณ์อัปยศที่สุด
" ผมคิดว่าปัญหาพื้นฐานที่สุดก็คือ เราเลยจุดในการวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ที่ผู้คนซื้อรถต่อไปล่าสุดและยิ่งใหญ่ ชิปคอมพิวเตอร์ ด้วยความมั่นใจว่า มันคงจะดีกว่าสิ่งที่พวกเขาได้ " ดร. โคลเวลล์กล่าวว่า ขอบเขตของฟิสิกส์
ชิปที่ทำจากลวดโลหะและสารกึ่งตัวนำที่ใช้ทรานซิสเตอร์ - สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เล็ก ๆ ที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า ที่ทันสมัยที่สุด และสายไฟ ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงและสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยที่สุดมีขนาดเล็กกว่าไวรัสชีวภาพ
ชิปที่ผลิตในกระบวนการผลิตที่เรียกว่า 43 .ตั้งแต่มันถูกคิดค้นในช่วงปลายปี 1950 , 43 มีอย่างต่อเนื่องวิวัฒนาการ วันนี้ เลเซอร์แสงอัลตราไวโอเลตฉายผ่านแผ่นแก้วที่เคลือบด้วยส่วนของแผงวงจรที่แสดงในโลหะหน้ากากที่ดูเหมือนแผนที่ถนน .
แต่ละแผนที่จะทำให้มันเป็นไปได้เพื่อให้แสงสว่างลวดลายบนพื้นผิวของชิปเพื่อฝากหรือ etch หายไปโลหะและวัสดุกึ่งตัวนำออก ultrathin แซนด์วิชของสายไฟ , ทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบอื่น ๆ .
หน้ากากที่ใช้เพื่อแสดงหลายร้อยสำเนาที่ถูกต้องของแต่ละชิป ซึ่งจะเปิดแสดงบนเวเฟอร์ขัด ซิลิคอนเกี่ยวกับฟุตในเส้นผ่าศูนย์กลาง .
เรียกผู้เต้นรำเครื่องจักร ,ซึ่งขณะนี้ราคาประมาณ $ 50 ล้านในแต่ละย้ายหน้ากากทั่วแผ่นซ้ำๆ เปิดเผย แต่ละแผงวงจรไปยังพื้นผิวของแผ่นสลับฝากเงินและแกะสลักเก็บชิ้นส่วนโลหะและกึ่งตัวนํา .
เสร็จชิปคอมพิวเตอร์อาจต้องใช้ขั้นตอนการเปิดรับมากที่สุดเท่าที่ 50 และหน้ากากที่ต้องสอดคล้องกับความน่าประหลาดใจแต่ละขั้นตอนที่เพิ่มความเป็นไปได้ของข้อผิดพลาดเล็ก ๆ infinitesimally .
อ่านเนื้อเรื่องหลักโฆษณา
" ผมทำงานหลายส่วนของสารกึ่งตัวนำกระบวนการ " Alan R . สไตเวิร์ส เป็นนักฟิสิกส์ที่มีอาชีพที่ Intel เริ่มในปี 1979 และที่ช่วยแนะนำโหลรุ่นสารกึ่งตัวนำใหม่ก่อนเกษียณใน 2550 . " โดยปัจจุบันก็ตาม เป็นสิ่งที่ยากที่สุด
"การสร้างอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง ผู้ผลิตชิปได้เพิ่มช่วงของเทคนิคเช่น " รุ่นแช่น้ำโค้ง " ซึ่งใช้คลื่นแสงอย่างรวดเร็ว และเพิ่มความละเอียด นอกจากนี้ยังได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า " หินหลายรูปแบบ " ซึ่งมีขั้นตอนที่แยกต่างหากเพื่อให้ขอบหน้ากากและเพิ่มเติมบางโลหะสายไฟและส่วนประกอบ
ชิปอื่น ๆ
รูปที่เวสท์เมียร์ตาย , โปรเซสเซอร์ Intel ในปี 2010 นำโดย เครดิตข้อมูล
เป็นขนาดของชิ้นส่วนและสายได้หดเพียงหยิบของโมเลกุล วิศวกรได้เปิดคอมพิวเตอร์จำลองที่ต้องใช้พลังคอมพิวเตอร์อย่างมาก " คุณแกล้งฟิสิกส์ " วอลเดน ซี. rhines , ผู้บริหารระดับสูงและที่ปรึกษากราฟิก wilsonville . , , ,ออกแบบเครื่องจักรบริษัทซอฟต์แวร์
ถ้าการรายงานครั้งแรกโดย ดร. เ เกลบาร์ตจบลง ทำไมบริษัทชิปใหญ่หลีกเลี่ยงฤทธิ์กฎหมาย Moore ของ ? หนึ่งที่พวกเขาสามารถเปิดให้ซอฟต์แวร์หรือการออกแบบชิปใหม่ที่ดึงพลังงานจากคอมพิวเตอร์มากขึ้น
หมายเลขเดียวกันของทรานซิสเตอร์และก็หวังว่าเหมือนกัน ความคิดสร้างสรรค์ ซึ่งได้ขยายกฏของมัวร์นาน อาจเก็บชิปเทคโนโลยีก้าวหน้า
ถ้าซิลิคอนคือ ในคำพูดของเดวิดเมตร บรูคส์ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ " เราวาดบนผ้าใบ " วิศวกรสามารถทำได้มากกว่าแค่หด
5ซิลิคอนสามารถให้วิธีการวัสดุแปลกใหม่ทำให้ทรานซิสเตอร์ได้เร็วขึ้นและมีขนาดเล็กลง และชนิดใหม่ของหน่วยความจำเช่นเดียวกับแสงมากกว่าการเชื่อมโยงการสื่อสารอิเล็กทรอนิกส์ กล่าวว่า อเล็กซ์ lidow เป็นนักฟิสิกส์ที่เป็นผู้บริหารระดับสูงของบริษัท การแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ , เครื่องชงของชิปพิเศษใน El Segundo (
มีหมายเลขของการพัฒนาผู้สมัครชอบการคำนวณเชิงควอนตัม ซึ่งถ้ามันเป็นจริง - เวลาอย่างมากมาย ความเร็ว การประมวลผล และ spintronics ซึ่งในอนาคตไกลสามารถย้ายคอมพิวเตอร์ส่วนประกอบขนาดอะตอม
เพิ่งมีในแง่เทคนิคการผลิตใหม่ เรียกว่าสุดโต่งรังสีอัลตราไวโอเลต หรือ euv หุ้นส่วน . ถ้ามันทำงาน euv , ,ซึ่งมีคลื่นประมาณ 10 ความยาวที่สั้นที่สุดของคลื่นแสงที่ทำขึ้นสเปกตรัมแสงที่มองเห็น จะอนุญาตให้เล็กลงได้และสายคุณสมบัติในขณะที่ในเวลาเดียวกันลดความซับซ้อนกระบวนการผลิตชิพ
แต่เทคโนโลยียังไม่ได้ถูกพิสูจน์ในการผลิตเชิงพาณิชย์ .
ก่อนหน้านี้ในปีนี้ asml , ดัตช์ stepper ผู้ผลิตเป็นเจ้าของบางส่วนโดยข้อมูลกล่าวว่ามันได้รับคำสั่งขนาดใหญ่สำหรับ euv ผู้เต้นรำจากสหรัฐอเมริกา ลูกค้าที่คนส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมเชื่อว่าเป็นข้อมูล นั่นอาจหมายความว่า Intel ได้กระโดดในส่วนที่เหลือของชิพทำให้อุตสาหกรรม .
สำหรับผู้บริหาร ซึ่งแตกต่างจากคู่แข่งรายใหญ่ เช่น ซัมซุง และ ไต้หวัน เซมิคอนดักเตอร์ บริษัท ผลิต หรือ TSMC ,ยืนยันว่า บริษัท จะยังคงใช้ชิปถูกกว่าเดิมในอนาคตอันใกล้ และพวกเขาปฏิเสธความคิดที่ว่าราคาของทรานซิสเตอร์ได้ถึงที่ราบสูง โฆษณา
อ่านเนื้อเรื่องหลัก
โฆษณา
อ่านเนื้อเรื่องหลัก
แต่ในขณะที่ Intel ยังคงเชื่อมั่นว่ามันสามารถต่อต้านการเปลี่ยนแปลงความเป็นจริงของส่วนที่เหลือของอุตสาหกรรม มันได้ทั้งหมดต่อต้านฟิสิกส์ .
รูป
การแปล กรุณารอสักครู่..
