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La legge di Moore Moon Shot
Apparentemente è un dato di fatto che ogni nuova generazione di gadget informatici sarà significativamente più potente di quella precedente, ma un incombente ostacolo tecnico minaccia di indebolirlo.
Ecco perché il più grande produttore di chip al mondo, Intel, ha annunciato lunedì di aver investito $ 4 miliardi nella società olandese ASML, che produce apparecchiature per la produzione di chip per computer.
Le due società stanno cercando di avviare una collaborazione che coinvolga le più grandi aziende informatiche del mondo, in una sorta di colpo di luna di silicio, per garantire che i chip continuino a diventare più veloci perfezionando gli strumenti necessari per realizzare funzionalità più piccole sui chip di silicio.
Se hai più persone con cui condividere il rischio e contribuire, la prognosi di successo mentre ci avviciniamo a questa transizione tecnologica aumenta, afferma Robert Bruck, vicepresidente del gruppo tecnologico e manifatturiero di Intel.
Intel ha recentemente lanciato la sua prima generazione di chip con caratteristiche di appena 22 nanometri. Gli attuali metodi per produrre chip andranno bene per due generazioni successive, fino a 14 nanometri e 11 nanometri. Ciò dovrebbe mantenere i metodi attuali utili fino al 2013, ma in seguito sarà necessaria una nuova tecnologia di produzione. Sfortunatamente, il miglior candidato non solo è incompleto, ma è già in ritardo.
È necessario compiere progressi significativi nei prossimi anni per tenere il passo con la legge di Moore, una previsione di un cofondatore di Intel che si è confermata vera dal 1975 e sostiene le aspettative dei consumatori e dell'industria secondo cui i chip diventeranno sempre più capaci. Questa legge afferma che il numero di transistor che possono stare su un chip di silicio raddoppia ogni due anni (la prima versione della legge, del 1965, diceva ogni anno), il che significa che un chip della stessa dimensione è più potente.
Le aziende produttrici di chip tracciano i progressi della Legge di Moore e fissano obiettivi futuri confrontando le dimensioni dei minimi dettagli su ogni generazione di chip. Gli ingegneri di Intel e di altre società di chip hanno sempre avuto bisogno di preoccuparsi di quali trucchi tecnici possono escogitare per mantenere quel notevole restringimento in pista. In questo momento, quegli ingegneri stanno fissando qualcosa come un abisso.
La tecnologia che promette di mantenere in vigore la legge di Moore dopo il 2013 è nota come litografia ultravioletta estrema (EUV). Usa la luce per scrivere un modello in uno strato chimico sopra un wafer di silicio, che viene poi inciso chimicamente nel silicio per creare componenti del chip. La litografia EUV utilizza raggi di luce ultravioletta ad altissima energia che sono più vicini ai raggi X rispetto alla luce visibile. È interessante perché la luce EUV ha una lunghezza d'onda corta, circa 13 nanometri, che consente di realizzare dettagli più piccoli rispetto alla luce ultravioletta da 193 nanometri utilizzata oggi nella litografia. Ma EUV si è rivelato sorprendentemente difficile da perfezionare.
Fino al 2007, Intel credeva che EUV sarebbe stato utilizzato per realizzare i chip a 22 nanometri usciti quest'anno, ma ha optato invece per apportare correzioni che allungassero la vita della litografia basata sulla luce a 193 nanometri. Di recente, nel 2010, l'azienda sperava di utilizzare le tecniche EUV per la generazione di chip a 11 nanometri che mancano ancora a diversi anni, ma ancora una volta, le innovazioni tecniche hanno fatto sì che la litografia esistente fosse annullata.
I ritardi hanno afflitto anche EUV. Per lo più questi hanno avuto origine con aziende come ASML e Nikon che sviluppano e vendono apparecchiature per la litografia. Una delle sfide più grandi è stata quella di creare fonti di luce EUV sufficientemente potenti. Tutti i tipi di materia assorbono la luce a queste lunghezze d'onda, quindi una sorgente deve essere sufficientemente luminosa da garantire che una luce sufficiente raggiunga il wafer su cui si sta lavorando. Le macchine per litografia EUV sono progettate per far passare il raggio il più possibile attraverso il vuoto, in modo che le molecole d'aria non si intromettano. Sono state sviluppate anche strutture speciali per dirigere e focalizzare la luce con un assorbimento minimo, ma ancora, quando il raggio raggiunge il wafer su cui lavorare, oltre il 90% della luce EUV originale è andato perduto.
I prototipi più completi di ASML possono incidere i componenti su wafer di silicio, ma hanno raggi all'incirca la metà di quelli che sarebbero necessari per produrre in serie i chip in modo economico. Allo stesso tempo, l'azienda sta cercando di fare progressi sulla seconda generazione della tecnologia litografia EUV, che utilizzerà specchi riconfigurabili complessi per creare dettagli ancora più fini sui chip. Sta anche cercando di passare all'utilizzo di wafer di silicio con poco più del doppio della superficie di quelli utilizzati oggi, quindi è possibile produrre più chip in un singolo lotto, ma ciò richiederà nuove apparecchiature.
Sebbene l'accordo con Intel sia formalmente incentrato sulla prossima generazione di EUV e sul passaggio a wafer più grandi, le risorse che apporta dovrebbero anche aiutare ASML ad affrontare il suo problema più immediato. Chiaramente, non esiste una prossima generazione se non facciamo funzionare questa generazione, afferma il portavoce dell'ASML Ryan Young. Ovviamente dobbiamo finire prima la prima generazione.
In una dichiarazione video pubblicata online all'inizio di questa settimana, il direttore finanziario di ASML, Peter Wenink, ha incoraggiato altri produttori di chip a unirsi allo sforzo per supportare lo sviluppo di EUV firmando accordi simili a quelli di Intel, che impegnano Intel a supportare un grande aumento della ricerca e dello sviluppo in ritorno per una quota del 25% nel suo fornitore. Wenink ha affermato che l'intero settore trarrà profitti da tali accordi. Si tratta di assicurarsi che la tecnologia necessaria per i chip di prossima generazione venga avanti più velocemente, ha affermato. Alla fine, ovviamente, sarà il consumatore a trarne vantaggio.
Samsung e Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, le due più grandi aziende produttrici di chip dopo Intel, sono probabilmente i partner preferiti, ma nessuna delle due ha finora segnalato pubblicamente interesse. Sia Intel che ASML sperano che queste aziende e altre mettano da parte la loro consueta concorrenza e uniscano i finanziamenti e le competenze necessarie per superare il blocco stradale che minaccia una prossima generazione di gadget.