1: मूर का नियम

1965 में, सिलिकॉन वैली के दिग्गज, फेयरचाइल्ड के "आठ गद्दारों" में से एक, इंटेल के पूर्व सीईओ और मानद अध्यक्ष और कानूनों के महान खोजकर्ता, गॉर्डन · मूर, कंप्यूटर मेमोरी के विकास की प्रवृत्ति पर एक रिपोर्ट तैयार कर रहे थे। .

जब उन्होंने डेटा प्लॉट करना शुरू किया, तो उन्हें एक आश्चर्यजनक प्रवृत्ति नज़र आई।

प्रत्येक नई चिप में अपने पूर्ववर्ती की तुलना में लगभग दोगुनी क्षमता होती है, और प्रत्येक चिप का उत्पादन पिछली चिप के 18 से 24 महीनों के भीतर किया जाता है। यदि यह प्रवृत्ति जारी रहती है, तो समय अवधि के सापेक्ष कंप्यूटिंग शक्ति में तेजी से वृद्धि होगी।

 

यह प्रसिद्ध मूर का नियम है, और एकीकृत सर्किट उद्योग के विकास का इसका विवरण असामान्य रूप से सही है।

समाप्त करने के लिए:

1: एक एकीकृत सर्किट चिप (वेफर) पर एकीकृत सर्किट की संख्या हर 18 महीने में दोगुनी हो जाती है।

2. माइक्रोप्रोसेसर का प्रदर्शन हर 18 महीने में दोगुना हो जाता है, जबकि कीमत आधी हो जाती है।

3. कंप्यूटर का प्रदर्शन जिसे एक डॉलर में खरीदा जा सकता है, हर 18 महीने में चार गुना हो जाता है।

 

आप सोच सकते हैं कि मूर का नियम एक सारांश के अलावा और कुछ नहीं है?

वास्तव में, यह एक सूत्र निकाल सकता है, अर्थात, हर 18 महीने में, चिप का आकार अपरिवर्तित रहने पर चिप क्षेत्र आधा हो जाता है।

इस तरह, एक ही आकार के वेफर्स दोगुने चिप्स का उत्पादन कर सकते हैं।

 

यदि पिछली पीढ़ी की प्रक्रिया का चिप क्षेत्र 1 मिमी 2 है, तो नई प्रक्रिया में, क्षेत्र नई प्रक्रिया का आधा है, जो 0.5 मिमी 2 है।

हम मानते हैं कि वेफर्स की दो पीढ़ियों की लागत समान है (आम तौर पर, नई प्रक्रिया अधिक महंगी होगी), तो नई प्रक्रिया की लागत मूल प्रक्रिया लागत का आधा है।

यह मूर के नियम द्वारा प्रकट की गई वास्तविकता है:

अर्थात्, नई प्रक्रिया का उपयोग करने वाली चिप का क्षेत्रफल छोटा, बेहतर बिजली खपत, उच्च आवृत्ति और कम लागत है।

यह पुरानी तकनीक पर नई तकनीक का आयाम कम करने का हमला है!

ये फायदे और लाभ वह इंजन हैं जो चिप प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति को आगे बढ़ाते हैं।

यह मूर के नियम का अर्थ है।

यदि चिप प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है, तो प्रत्येक ट्रांजिस्टर का आकार छोटा हो जाएगा। यह कितना सिकुड़ता है?

 

जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है, जबकि ट्रांजिस्टर की संख्या वही रहती है, अगली पीढ़ी की नई प्रक्रिया का चिप क्षेत्र पिछली पीढ़ी का आधा है।

 

तो X और Y के बीच क्या संबंध है?

यदि हम वर्गों के रूप में गिनती करें तो क्या होगा?

फिर नई प्रक्रिया पुरानी प्रक्रिया के ट्रांजिस्टर के आकार का लगभग 0.7 गुना है।

यानी ट्रांजिस्टर 0.7 गुना छोटा होगा।

मूर के नियम के अनुसार, हम 800एनएम (यह 80586 प्रक्रिया नोड) से शुरू करके, प्रौद्योगिकी की प्रत्येक पीढ़ी की प्रगति की गणना करने के लिए जूनियर हाई स्कूल के गणित ज्ञान का उपयोग कर सकते हैं।

 

 

चिप प्रौद्योगिकी का विकास भी इसकी पुष्टि करता है:

0.8 माइक्रोमीटर, 0.5 माइक्रोमीटर, 0.35 माइक्रोमीटर, 0.25 माइक्रोमीटर, 0.18 माइक्रोमीटर, 0.13 माइक्रोमीटर, 90 एनएम, 65 एनएम, 45 एनएम, 32 एनएम, 22 एनएम, 16 एनएम, 10 एनएम, 7 एनएम, 5 एनएम।

 

वास्तविक प्रक्रिया नोड इस आवश्यकता को पूरा करता है।

मूर का नियम वर्तमान चिप निर्माण प्रक्रिया से पूरी तरह सुसंगत है।

जादू!

2: आधा नोड

प्रक्रिया ज्ञान वाले कुछ छात्र कह सकते हैं:

कुछ गड़बड़ है,

इस चित्र में, गर्म 40nm, 28nm और 14nm प्रक्रिया कहाँ गई।

हां, इसमें चिप निर्माताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली एक सामान्य विधि शामिल है।

हटना।

हम सभी जानते हैं कि एक प्रक्रिया नोड सफलतापूर्वक विकसित होने के बाद, इसकी अनुसंधान और विकास लागत बहुत अधिक होती है।

यदि आप इस प्रक्रिया नोड, क्षेत्र, बिजली की खपत इत्यादि पर अनुकूलन करना जारी रख सकते हैं।

यह मौजूदा निवेश का अधिकतम उपयोग करने का एक तरीका भी है।

ठीक वैसे ही जैसे Intel ने 14nm पर किया था।

14एनएम+++

सतत अनुकूलन.

 

और आज हम जिस सिकुड़न की बात कर रहे हैं वह भी एक अनुकूलन है।

इसे अनिवार्य रूप से प्रकाश व्यवस्था (MASK) के उपयोग से आनुपातिक रूप से बढ़ाया जाता है। ट्रांजिस्टर का आकार थोड़ा कम हो गया है, और चिप अभी भी सामान्य रूप से काम कर सकती है, जिससे चिप क्षेत्र कम हो जाएगा और लागत कम हो जाएगी।

तो सिकुड़न अनुपात क्या है?

श्रिंक आमतौर पर ट्रांजिस्टर के आकार को 0.9 गुना कम कर देता है।

 

लगभग प्रत्येक भुजा की लंबाई 0.9 मापी गई है; कुल क्षेत्रफल 0.81 कम हो गया है;

 

इस प्रक्रिया को डाई सिकुड़न के नाम से भी जाना जाता है।

हालाँकि, स्केलिंग कम करने से नई समस्याएं आ सकती हैं, जैसे बढ़ी हुई लीकेज करंट, लेकिन लीकेज करंट को प्रक्रिया मापदंडों द्वारा समायोजित किया जा सकता है। श्रिंक प्रक्रिया विशेषताओं को बदले बिना भी इस प्रक्रिया नोड की क्षमता का दोहन कर सकता है।

इन सिकुड़े हुए प्रक्रिया नोड्स को आधा नोड भी कहा जाता है।

उदाहरण के लिए:

 40nm सिकुड़न के बाद 45nm आधा नोड है।

 28nm सिकुड़न के बाद 32nm आधा नोड है।

 20nm सिकुड़न के बाद 22nm आधा नोड है।

 14nm सिकुड़न के बाद 16nm को आधा नोड भी माना जा सकता है।

पिछली प्रक्रिया को 0.9 से गुणा करें।

DIE सिकुड़न चिप निर्माताओं द्वारा किया जाता है और इसका चिप डिजाइन कंपनियों से कोई लेना-देना नहीं है।

इंजीनियरों द्वारा डिज़ाइन किए गए सभी लेआउट पहले से सिकुड़े हुए होते हैं, और जब निर्माता उनका उत्पादन करता है, तो वे सीधे सिकुड़ जाते हैं, और उत्पन्न डाई का क्षेत्र संस्करण की तुलना में आनुपातिक रूप से छोटा होता है।

इसलिए हमारे चिप डिज़ाइन इंजीनियरों के पास अब 40nm या 28nm जैसी अर्ध-नोड प्रक्रियाएँ करते समय सिकुड़ने की प्रक्रिया होती है।

यह पाया जाएगा कि चिप का लेआउट वास्तविक DIE क्षेत्र से बड़ा है।

यदि हम अंतिम DIE (चिप) क्षेत्र की गणना करते हैं, तो यह वास्तव में सिकुड़न के बाद का क्षेत्र है, न कि लेआउट का क्षेत्र।

 

ईडीए उपकरण सिकुड़ने से पहले (पूर्व सिकुड़न) क्षेत्र को चिह्नित करता है।

 

यानी डिज़ाइन कंपनी ने चिप फैक्ट्री को 10X10 डिज़ाइन ड्राइंग दी, लेकिन चिप फैक्ट्री ने 9x9 आकार का उत्पादन किया।

 

अपरिचित छात्रों के लिए DIE, WAFER, आदि की विशिष्ट परिभाषाओं के लिए, आप "उच्च गुणवत्ता वाले मानव चिप इंजीनियरों के वे "बोलने वाले शब्द" जो मूल रूप से मेरे भाई द्वारा लिखे गए हैं" का उल्लेख कर सकते हैं।

 

ये अनुकूलित, 40एनएम, 28एनएम, आदि, अधिक परिपक्व और लंबे समय तक चलने वाली प्रक्रियाएं बन गए हैं।

अनुकूलित 45nm, 32nm की तुलना में मूल 40nm, 28nm, आदि का अब कोई लाभ नहीं है, निर्माता अब इन प्रक्रियाओं को बढ़ावा नहीं देते हैं।

 

वास्तव में, उद्योग आमतौर पर 45nm/40nm, 32nm/28nm, 22nm/20nm, 16nm/14nm प्रक्रिया नोड्स को एक ही प्रक्रिया नोड के रूप में मानता है, जो एक पीढ़ी है, लेकिन निर्माताओं द्वारा सिकुड़न के माध्यम से अनुकूलित किया जाता है।

सिकुड़न जोड़ने के बाद, हम वर्तमान 28nm, 14nm, 10nm, 7nm और 5nm दोनों की गणना मूर के नियम के पिछले खंड में जूनियर हाई स्कूल के गणित ज्ञान का उपयोग करके की जा सकती है।

 

पूरी तरह से फिट, सिद्धांत और व्यवहार अच्छे समझौते में हैं।

 

गॉर्डन मूर, क्या प्रतिभा है!

3: गेट की लंबाई

 

किंतु क्या वास्तव में यही मामला है?

 

इन आंकड़ों में बहुत बड़ा मतलब छिपा हुआ है.

 

आइए एक तस्वीर देखें:

 

 

लगभग 1960 से लेकर 1990 के दशक के अंत तक, नोड्स का नाम उनकी गेट लंबाई के आधार पर रखा जाता था। IEEE का यह चित्र निम्नलिखित संबंध दर्शाता है।

 

गेट की लंबाई और आधी-पिच (चिप पर दो समान विशेषताओं के बीच की आधी दूरी) प्रक्रिया नोड नाम से मेल खाती है, यही कारण है कि वास्तव में 0.5um, 0.35um, 0.25um नाम दिए गए हैं।

लेकिन 28nm से नीचे, फिनफेट जैसी नई तकनीकों के उपयोग के कारण, ये वास्तविक नोड और गेट की लंबाई और आधी-पिच से मेल नहीं खाते हैं।

 

 

 

यदि आप नोड नाम और वास्तविक फीचर आकार को सिंक में रखते हैं, तो यह लाल रेखा के रूप में दिखाई देगा।

 

2015 से पहले, चिप निर्माण के लिए न्यूनतम प्रक्रिया आकार 1nm से नीचे आ जाएगा।

 

वास्तव में, निर्माता ने गुप्त रूप से गोदाम को पार कर लिया,

 

वास्तव में, संपूर्ण प्रक्रिया वक्र नीली रेखा द्वारा दिखाए गए वक्र के करीब है।

 

आपने सोचा था कि 7एनएम और 5एनएम अब गेट की लंबाई या आधी-पिच नहीं हैं।

तो 7nm और 5nm कैसे आये?

एक पाई बनाएं!

एक पाई बनाएं, क्या आप इससे परिचित हैं?

 

कंपनी का बॉस ऐसा करने, एक पाई बनाने, या एक रोडमैप बनाने में सबसे अच्छा है।

 

बॉस ने कहा: अगले तीन साल में यह हर साल दोगुना हो जाएगा। इस साल बिक्री 100 मिलियन होगी. 10 साल में यह 100 अरब की बिक्री वाली कंपनी बन जाएगी।

 

मुद्दा यह है कि इस चीज़ की गणना इस तरह नहीं की जा सकती। इस गणना के अनुसार, कुछ दशकों के बाद पृथ्वी आपकी कंपनी की हो जाएगी, और आपकी बिक्री पूरी नहीं होगी।

 

तो चिप निर्माण पाई, या (रोडमैप) कैसे तैयार किया जाता है?

क्योंकि सेमीकंडक्टर निर्माण में भारी पूंजीगत व्यय और बहुत सारे दीर्घकालिक अनुसंधान शामिल होते हैं। किसी कागज़ में नई तकनीकी पद्धति की शुरूआत से लेकर बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक विनिर्माण तक का औसत समय लगभग 10-15 वर्ष है।

 

दशकों पहले, सेमीकंडक्टर उद्योग ने माना था कि यदि नोड्स और उन नोड्स को संबोधित करने वाले कार्यात्मक आकारों की शुरूआत के लिए एक समग्र रोडमैप था, जो चिप प्रवाह में शामिल प्रत्येक इकाई का मार्गदर्शन करेगा।

कहने का तात्पर्य यह है कि, उदाहरण के लिए, 2025 में, हम 1nm विकसित करने के लिए एक बड़ी पाई तैयार करेंगे। फिर, इस समय आवश्यक लिथोग्राफी उपकरण निर्माताओं, नक़्क़ाशी उपकरण निर्माताओं, सामग्री निर्माताओं, अनुसंधान संस्थानों आदि को इस लक्ष्य का लक्ष्य रखना चाहिए।

इस रोडमैप का मुख्य उद्देश्य "विभिन्न तकनीकी क्षेत्रों में नवाचार को प्रोत्साहित करने के लिए विश्वविद्यालयों, कंसोर्टिया और उद्योग शोधकर्ताओं के लिए एक प्रमुख भविष्य का संदर्भ प्रदान करना" है।

दूसरे शब्दों में, चिप निर्माण व्यवसायियों के लिए एक बड़ा हिस्सा निकालना आवश्यक है।

 

पिछले कुछ वर्षों में, सेमीकंडक्टर्स के लिए अंतर्राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी रोडमैप (आईटीआरएस) ने उद्योग के लिए एक समग्र रोडमैप प्रकाशित किया है। ये रोडमैप 15 वर्षों तक फैले हुए हैं और सेमीकंडक्टर बाजार के लिए समग्र लक्ष्य निर्धारित करते हैं।

आईटीआरएस वह है जो पाई खींचता है!

 

यह रोडमैप कैसे बनाएं?

बेशक, मूर का नियम, जैसा कि इस लेख के पहले भाग में वर्णित है।

मूर का कानून बहुत असभ्य है.

 

कुछ सौ एनएम, शुष्क से 5एनएम या 3एनएम तक रहा है।

 

मुद्दा यह है कि गणित यह कर सकता है, लेकिन क्या भौतिकी ऐसा कर सकती है?

 

ऐसा करना थोड़ा जल्दबाजी है.

 

4: मार्केटिंग का मतलब: बीएमडब्ल्यू 5 सीरीज और 5एनएम

इसके तुरंत बाद आईटीआरएस (इंटरनेशनल टेक्नोलॉजी रोडमैप फॉर सेमीकंडक्टर्स) संगठन को भी समझ आ गया कि यह स्वीकार्य नहीं है।

जिन कारणों से आप गेट की लंबाई या आधी-पिच को नोड आकार से नहीं जोड़ सकते हैं वे हैं:

 

इसलिए ये आयाम या तो स्केल करना बंद कर देते हैं या धीरे-धीरे स्केल करते हैं।

बेरहमी से 0.7 से गुणा करें और ट्रांजिस्टर के काम करने की उम्मीद करें।

ऐसे ट्रांजिस्टर का निर्माण उद्योग द्वारा नहीं किया जा सकता है।

 

इसलिए, 2010 में, ITRS ने सामूहिक रूप से प्रत्येक नोड पर प्रौद्योगिकी को "समकक्ष स्केलिंग" के रूप में संदर्भित किया।

दूसरे शब्दों में, आपको वास्तव में पत्राचार करने की आवश्यकता नहीं है, आपको लगता है कि यह बुरा नहीं है।

 

कहने का तात्पर्य यह है कि, 7nm और 5nm अब गेट की लंबाई या आधी-पिच नहीं हैं जिन्हें वे मूल रूप से संदर्भित करते थे।

 

यह परिवर्तन चिप निर्माण उद्योग की यथास्थिति को दर्शाता है:

 

टीएसएमसी के फिलिप वोंग ने हॉट चिप्स 31 कीनोट के दौरान कहा, "यह एक प्रौद्योगिकी नोड, एक नोड नंबर हुआ करता था, जिसका मतलब कुछ होता था, वेफर पर कुछ फ़ंक्शन।"

 

लेकिन: "आज, संख्याएँ केवल संख्याएँ हैं। वे कार मॉडल की तरह हैं - जैसे बीएमडब्ल्यू 5 सीरीज़ या माज़्दा 6। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि संख्या क्या है, यह सिर्फ अगली तकनीक का गंतव्य है, उसका नाम है। इसलिए हम नोड के नाम और प्रौद्योगिकी वास्तव में क्या प्रदान करती है, को भ्रमित नहीं करते हैं।"

  

 

 

 

आरेखण बिंदु: नोड के नाम को वास्तविक तकनीक के साथ भ्रमित न करें

 

5nm और 7nm BMW 5 और Mazda 6 से अलग नहीं हैं।

 

ये सिर्फ मार्केटिंग रणनीति हैं।

 

ऐसा नहीं है कि जनता नाम को लेकर भ्रमित होने वाली है।

ये चिप निर्माता ही हैं, जो प्रक्रिया के नोड्स और ट्रांजिस्टर के वास्तविक आकार को भ्रमित करने के लिए इन मार्केटिंग शब्दों का उपयोग करते हैं?

 

हालाँकि बड़ा जहाज़ मूर्स लॉ उथले पानी में प्रवेश कर गया था, लेकिन वह फंसने वाला था।

आइए इस बड़े जहाज को एक साथ हिलाएँ और आगे बढ़ें जैसा कि मूर का नियम कहता है,

 

तो इंटेल में कोई इसे लेकर आया।

इसके बारे में बात न करें, 5एनएम, 7एनएम, आइए सीधे प्रति इकाई क्षेत्र ट्रांजिस्टर की संख्या की तुलना करें।

यहाँ सूत्र है:

 

इंटेल के चिप निर्माण विशेषज्ञ, मार्क बोह्र का मानना ​​है कि प्रत्येक चिप निर्माता को एक प्रक्रिया नोड का संदर्भ देते समय एमटीआर/एमएम2 (प्रति वर्ग मिलीमीटर लाखों ट्रांजिस्टर) में अपने लॉजिक ट्रांजिस्टर घनत्व का खुलासा करना चाहिए।

इससे यह भी पता चलता है कि इंटेल के 10 एनएम और टीएसएमसी के 7 एनएम, हालांकि वे दो पीढ़ियों के प्रतीत होते हैं, मूल रूप से एक ही ट्रांजिस्टर घनत्व है।

 

 

 

हालाँकि, यह फॉर्मूला बहुत जटिल है।

यह कैसे संभव है कि 7nm और 5nm का जनता पर अच्छा प्रचार प्रभाव हो।

लेकिन, ईमानदारी से कहें तो, इंटेल स्वयं अपनी नामकरण योजना में गेट लेंथ (गेट लेंथ) मॉडल का वास्तव में पालन नहीं करता है।

नीचे दी गई तालिका से, जैसे-जैसे शिल्प आगे बढ़ता है, खिलाड़ी कम होते जाते हैं।

हाई-एंड खिलाड़ियों के पास टीएसएमसी और सैमसंग और इंटेल रह गए हैं, जो तेजी से आगे बढ़ रहे हैं।

अगले साल, सैमसंग और टीएसएमसी के 3एनएम दोनों बड़े पैमाने पर उत्पादित होने का दावा कर रहे हैं।

लेकिन इस बार, हमें पता होना चाहिए कि यह सिर्फ एक पीढ़ी प्रक्रिया कोड नाम है, और इसका 3nm से कोई लेना-देना नहीं है।

7nm, 5nm से 3nm तक।

मूर का नियम ख़त्म नहीं हुआ है.

केवल,

लड़खड़ाना, और बूढ़ा होना।

प्रशस्ति पत्र:

1: प्रौद्योगिकी नोड - विकीचिप

2: प्रक्रिया नोड्स को कैसे परिभाषित किया जाता है? - एक्सट्रीमटेक

3: टीएसएमसी के 7एनएम, 5एनएम, और 3एनएम "सिर्फ संख्याएं हैं... इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि संख्या क्या है" | पीसीगेम्सएन

अस्वीकरण: यह लेख "ल्यूक सत्यापन" से पुन: प्रस्तुत किया गया है, यह लेख केवल लेखक के व्यक्तिगत विचारों का प्रतिनिधित्व करता है, सैक माइक्रो और उद्योग के विचारों का नहीं, केवल पुनर्मुद्रण और साझा करने के लिए, बौद्धिक संपदा अधिकारों की रक्षा के लिए समर्थन, कृपया मूल स्रोत का संकेत दें और पुनर्मुद्रण के लिए लेखक. यदि कोई उल्लंघन है, तो कृपया उसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।