14, 10, 7 nm i litograficzny bałagan. Ktoś w końcu to zauważył i chce sprzątać

O tym, że oznaczenia procesów litograficznych, takie jak chociażby modne ostatnio 7 nm, delikatnie mówiąc, nie mają zbyt wiele wspólnego z rzeczywistością, było pisane na dobrychprogramach już kilkukrotnie. Eureka – ktoś, a konkretniej badacze z Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE), w końcu dostrzegł problem.

Sytuacja z oznaczeniami procesów litograficznych jest dzisiaj zagmatwana, do czego jednak doprowadzili sami producenci. Jeszcze w latach 90. liczba widoczna przy skrócie nm istotnie oznaczała odległość pomiędzy źródłem i drenem tranzystora, wyrażoną oczywiście w nanometrach [nm]. Ale później ruszyło kombinowanie. Zapewne dążąc do jak najbardziej spektakularnego w odbiorze rezultatu, zaczęto beznamiętnie zmniejszać liczby.

Efekt jest taki, że nomenklatura kompletnie straciła sens. Przykładowo, w procesie litograficznym klasy 7 nm Samsung najmniejszy wymiar fizyczny to 27 nm, co oddaje szerokość finu. Bramka ma 54 nm, a odległość pomiędzy elektrodami siłą rzeczy jest jeszcze większa.

Przy czym niebagatelne znacznie ma fakt, że sama technologia stała się bardziej skomplikowana, a zmniejszenie tranzystora to tylko jeden ze składników rozwoju. Inny przykład – proces litograficzny klasy 12 nm GloFo cechuje się identycznymi wymiarami tranzystora jak 14 nm GloFo, ale ma zmodyfikowane interkontekty (miedzianą warstwę łączącą poszczególne tranzystory ze sobą). Jest więc w jakimś stopniu usprawniony, ale trudno przedstawić to w jednostkach metrycznych. Nie da się.

Dodajmy do tego zawiłości produkcyjne jak rodzaj wykorzystanego lasera, ewentualne maski refleksyjne czy informacja o użyciu fali z zakresu dalekiego ultrafioletu (EUV). Jak widać, nietrudno o konsternację. Stąd umowne oznaczenia producentów spełniają swoją rolę hierarchizacyjną. Choć też nie zawsze, bo na przykład 10 nm Intel potrafi oferować większą gęstość od niektórych 7 nm, ale już 10 nm Samsung wywodzi się z węzła 14 nm.

W publikacji z 13 kwietnia badacze z IEEE proponują rozwiązanie, które mogłoby uporządkować ten litograficzny bałagan. Otóż postulują, aby zrezygnować z jednoliczbowych oznaczeń na rzecz modelu nieco bardziej złożonego, ale bardzo konkretnego. Nazywają go [DL, DM, DC], gdzie kolejne liczby wyrażają gęstość na milimetr kwadratowy. Chodzi odpowiednio o gęstość upakowania tranzystorów w danym układzie (ang. density of logic), gęstość bitu pamięci DRAM w danym procesie (ang. density of memory) i gęstość połączeń w warstwie interkontektów (ang. density of connections). W takim wypadku proces litograficzny klasy 7 nm EUV TSMC nazywałby się 38M, 383M, 12K.

W pierwszej chwili istotnie brzmi to niczym wizja szalonego naukowca, ale trzeba przyznać, że z punktu widzenia użytkownika świadomego czy też dziennikarza ma sporo sensu. Nie trzeba będzie się już bowiem zastanawiać, co jest konkurencją czego, a czytelną informację dostaniemy jak na dłoni. Szkoda tylko, że działy marketingu raczej mojego entuzjazmu nie podzielą i pomysł prawdopodobnie umrze śmiercią naturalną. W reklamie liczy się przede wszystkim prostota przekazu. Tu, nie ma co ukrywać, wchodzimy na grunt dla statycznego klienta zbyt specjalistyczny.