Il primo chip funzionante a 7nm è di IBM

Il primo chip funzionante a 7nm è di IBM

Big Blue è la prima realtà del mondo dei semiconduttori a realizzare un chip a 7 nanometri funzionante e con l'impiego di lega SiGe per il canale transistor e della litografia EUV nel processo di produzione

di Andrea Bai pubblicata il , alle 17:01 nel canale Scienza e tecnologia
IBM
 

IBM è la prima realtà capace di superare concretamente la barriera della produzione a 10 nanometri con la realizzazione dei primi chip funzionanti a 7nm: il risultato è stato raggiunto grazie al lavoro di sviluppo dei ricercatori di Big Blue assieme al College of Nanoscale Science and Engineering del SUNY Polytechnic Institute e con la partnership pubblica-privata di IBM con lo Stato di New York e la collaborazione di sviluppo congiunta con Globalfoundries e Samsung. E' opportuno sottolineare l'importanza del traguardo raggiunto da IBM: si tratta del primo chip operativo ad essere realizzato con un prodocesso inferiore ai 10 nanometri ed è il primo chip commercialmente proponibile che fa uso di silicio-germanio come materiale per il canale e prodotto con litografia EUV.

Lo sviluppo di un processo produttivo e di chip a 7 nanometri ha rappresentato e continua a rappresentare una sfida particolarmente avvincente nel panorama dei semiconduttori. I problemi di leakage e di degrado prestazionale che si presentano sempre al momento del passaggio ad un nodo produttivo più affinato, si sono infatti rivelati più ostici che mai con l'avvicinamento ai 7 nanometri. Il chip di prova, pienamente operativo, è stato realizzato grazie all'impiego della lega silicio-germanio (SiGe) per la costruzione del canale del transistor e con l'integrazione delle tecniche di EUV (Extreme Ultraviolet Litography) a più livelli. Le tecniche impiegate da IBM hanno consentito di ottenere miglioramenti del 50% rispetto alla più avanzata tecnologia a 10 nanometri oggi disponibile.

IBM e SUNY Poly hanno stretto una partnership di successo, riconosciuta a livello internazionale presso il NanoTech Complex di Albany, del valore di molti miliardi di dollari, il cui programma Center for Semiconductor Research (CSR) dell’istituto, del valore di 500 milioni di dollari, coinvolge anche le società leader mondiali nel campo della nanoelettronica. Il CSR è un programma di collaborazione congiunto, multi-fase e a lungo termine dedicato ad attività di Ricerca e Sviluppo per la tecnologia dei chip che offre anche borse di studio e borse di ricerca agli studenti presso l’università per contribuire all’evoluzione della nanotecnologia.

I transistor del nuovo chip sono di tipo FinFET, con una importante differenza rispetto ai transistor FinFET che è possibile trovare ora sul mercato: il canale è infatti realizzato con una lega di silicio-germanio invece che semplice silicio. La lega SiGe ha una mobilità elettronica superiore a quella del silicio, una caratteristica sicuramente opportuna per i transistor di piccole dimensioni. La distanza tra due nuclei di silicio è di circa 0,5 nanometri: con il gate che si riduce (a circa 7 nanometri, come in questo caso) il canale diviene così piccolo che i soli atomi di silicio non sono in grado di trasportare sufficiente corrente. L'aggiunta del germanio innalza la mobilità elettronica al punto di consentire il passaggio dell'adeguata quantità di corrente. Questo genere di problema si verifica al di sotto dei 10 nanometri, motivo per il quale è lecito attendersi che Intel e TSMC adottino soluzioni simili a quella ideata da IBM, Globalfoundries e Samsung all'interno della Common Platform alliance.

Anche l'impiego della litografia all'ultravioletto estremo, tecnica che fino ad ora si è mostrata piuttosto costosa pur a fronte dei benefici ottenibili, è un passo molto importante. Semplificando il discorso, con la riduzione delle dimensioni dei chip e dei loro elementi funzionali, è necessario un raggio di luce sempre più piccolo per incidere questi elementi e la circuiteria logica in maniera accurata. E' possibile posticipare il raggiungimento del limite fisico della litografia convenzionale adottando tecniche di patterning multiplo. Attualmente le tecnologie più avanzate per la fotolitografia prevedono l'impiego di un laser al fluoruro di argon, la cui radiazione luminosa ha una lunghezza d'onda di 193 nanometri: sono necessari vari processi e vari elementi ottici per poter usare questo raggio luminoso per incidere caratteristiche a 14 nanometri. La radiazione Ultravioletta Estrema ha invece una lunghezza d'onda di 13,5 nanometri che può pertanto essere facilmente impiegata allo scopo di incidere caratteristiche al di sotto dei 10 nanometri.

Attualmente Intel, TSMC, GlobalFoundries e Samsung stanno tutti preparandosi per proporre soluzioni commerciali realizzate con processo a 10 nanometri. E' difficile, pertanto, ipotizzare quando la tecnologia a 7 nanometri arriverà effettivamente sul mercato, anche se i segnali provenienti dal settore dei semiconduttori fanno supporre una finestra temporale indicativa per il 2017/2018. Intel attualmente sta incontrando qualche problemino con l'avvio della produzione a 10 nanometri, come suggerisce la decisione di posticipare il debutto dei processori Cannonlake: se IBM e partner dovessero arrivare effettivamente sul mercato con i 10nm e i 7nm con relativa facilità, il predominio di Intel sulle tecnologie produttive potrebbe iniziare ad essere messo in discussione.

15 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
tuttodigitale09 Luglio 2015, 22:41 #1
tempo fa citai proprio lo studio disponibile su goldstandardsimulation e i relativi vantaggi che implicherebbe l'utilizzo del Germanio dai 10nm in giù.
PaulGuru10 Luglio 2015, 07:39 #2
ma ma ma ................. ma il silicio non era morto ?
Han prodotto addirittura un chip funzionante già adesso ....
euscar10 Luglio 2015, 08:15 #3
Da questo punto di vista IBM è sempre stata un passo avanti agli altri.

Già in passato si parlava dell'uso dell'ultravioletto, ma per problemi economici si pensava fosse troppo costoso: si vede che i tempi sono maturi (o le alternative ancora più costose).
emanuele8310 Luglio 2015, 08:30 #4
Bell'articolo, semplice e chiaro (all'inizio c'è un refuso su "prodocesso"

due considerazioni:

1_quei chip sono ENORMI, saranno almeno 4 cm²!

2_ibm è sempre all'avanguardia, ma solo a livello di ricerca non di produzione. Sarebbe una buona cosa per il duopolio quasi monopolio amd intel se arrivasse una altra realtà a produrre chip x86 (a sto punto samsung con tecnologia, ovvero macchinari di produzione, IBM)

Originariamente inviato da: PaulGuru
ma ma ma ................. ma il silicio non era morto ?
Han prodotto addirittura un chip funzionante già adesso ....


infatti qusta tecnologia ne decreta la morte. Il chip è bastato su un substrato di silicio ma è stato necessario introdurre il germanio, altrimenti solo col silicio non si scende sotto i 10nm. È stupido buttare una tecnologia (di produzione) collaudata basata sul silicio, quando funziona bene e permette integrazioni con altri materiali (in questo caso il germanio). Se anche si passerà al carbonio in forma di nanotubi o al grafene il substrato sarà sempre silicio, a sarà morto dal punto di vista elettronico.
mtk10 Luglio 2015, 10:48 #5
finalmente siamo arrivati ai 7 nani....
PaulGuru10 Luglio 2015, 12:53 #6
Originariamente inviato da: emanuele83
infatti qusta tecnologia ne decreta la morte. Il chip è bastato su un substrato di silicio ma è stato necessario introdurre il germanio
Se c'è da introdurlo, lo si introduce tranquillamente.
Ma se già a metà del 2015 abbiamo un 7nm operativo, non credo ci saranno particolari problemi per gli altri ad arrivarci in futuro.

In pratica è una conferma che il silicio rimarrà in vita per un altra decina d'anni come minimo.
Zenida10 Luglio 2015, 13:07 #7
10 anni??
forse fermando il progresso xD. Ma se vogliono continuare a rispettare la legge di Moore, dubito che il silicio possa aiutarli.
PaulGuru10 Luglio 2015, 13:16 #8
Originariamente inviato da: Zenida
10 anni??
forse fermando il progresso xD. Ma se vogliono continuare a rispettare la legge di Moore, dubito che il silicio possa aiutarli.

Questi 22nm di Intel è da oltre 2 anni che ce li rifilano e i 14nm sono tutt'altro che imminenti, e nella news di cannonlake affermano che ci vorrà ancora più tempo per il successivo step ( 10nm ? ), figurati il successivo ancora.

Palla di vetro ? No, ma di certo laddove il silicio comincierà a vacillare, non vedo dove stia il problema nell'usare altri materiali ....
Sergio.F10 Luglio 2015, 13:28 #9
Per la scuola una volta visitai un centro IBM e mi regalarono un portachiavi contenente un chip.
Sono passati 25 anni, e cavoli da allora ne è passata di tecnologia sotto i ponti!
Utonto_n°110 Luglio 2015, 14:04 #10
Originariamente inviato da: mtk
finalmente siamo arrivati ai 7 nani....



Così, il prossimo processore lo chiameranno Biancaneve

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^