Az Intel továbbra is hisz az extrém miniatürizációban

[X-bit labs/HWSW] Az Intel újra megerősítette, hogy a befektetői és elemzői aggodalmak ellenére biztos benne, képes lesz 4 éven belül beindítani a jelenleg piacon lévő chipeknél 3 generációval fejlettebb, 32 nanométeres gyártástechnológiát, amelyhez a jelenleg használt berendezések nagy részét már le kell majd cserélni. A ma piacon lévő modern processzorok többsége 90 nanométeres csíkszélességet produkáló eljárással készül.

Versenyfutás az idővel és a fizikával

Az Intel ütemterve kétévente új generációs gyártástechnológiát ír elő, amely elengedhetetlen ahhoz, hogy a nagy teljesítményű és korszerű mikroprocesszorok fejlődésének üteme ne torpanjon meg és nyúljon el. Ezek ugyanis súlyos következményekkel lennének nem csak az vállalat üzleti eredményeire, hanem akár a világgazdaság egészére nézve is. Craig Barrett, az Intel nemrég leköszönt elnök-vezérigazgatója magyarországi látogatása során elmondta, hogy egészséges esetben vállalata forgalmának 90 százaléka év végére olyan termékekből származik, amelyek év elején még nem is voltak piacon.

A Moore-törvény érvényben tartásához -- mely kimondja, hogy a félvezető lapkák integráltságának foka másfél-kétévente duplázódik -- a gyártástechnológia megfelelő ütemű fejlődése elengedhetetlen. Az egyre gyorsabbá és olcsóbbá váló elektronika a világgazdaság elmúlt évtizedeinek egyik legfőbb hajtóereje a termelékenység folyamatos és tartós fokozásán keresztül.

Egy 32 nanométeres technológiával gyártott processzor például körülbelül nyolcad akkora helyet foglal el, mint egy azonos felépítésű 90 nanométeres lapka, így a tranzisztorok integrálása egyre olcsóbb, valamint adott méretű lapkán többszörös komplexitású logika létrehozását teszi lehetővé -- növelve a számítási potenciált.

Az egyre kisebb, vékonyabb struktúrák ráadásul gyorsabb tranzisztorokat eredményeznek alacsonyabb fajlagos fogyasztás mellett, így nem csak a komplexitás, hanem az órajel is emelhető -- növekvő áramfelvételért és így fogyasztásért cserébe. A világ legelső mikroprocesszora, az 1971-ben megjelent Intel 4004 2300 tranzisztorból épült fel. Egy Intel Pentium 4 vagy AMD Athlon 64 ma már több mint százmilliót tartalmaz.

Újabb vízválasztó közeleg

Jelenleg 65 nanométeren folyik termelés az Intel oregoni üzemében, az így készült processzorok viszont csak jövőre jelennek meg a számítógépgyártók és boltok kínálatában; jelenleg az értékesítési csatornák feltöltése folyik. A 90, 65 és a várhatóan 2007 végén bevezetésre kerülő 45 nanométeres eljárások még mind 193 nanométeres hullámhosszúságú fényt alkalmazó litográfiai berendezések alkalmazásával valósíthatóak meg, az azt követő generációknál azonban teljesen új eszközökre lesz szükség. Ez bizonytalanságot szül.

A 32 nanométeres csíkszélességű vagy kisebb struktúrák kialakításához már úgynevezett extrém-ultraibolya (EUV) fényt használó litográfiai technikákra lesz szükség, amelyek egyelőre még mindig fejlesztés alatt állnak, valamint áruk kezdetben csillagászati lesz, hiszen alig néhány félvezetőgyárban fognak ilyen technológiát alkalmazni. Tekintve a kérdés kritikus voltát, az Intel komoly összegekkel támogatja a félvezetőgyártó berendezéseket fejlesztő cégeket, a Cymer, egy vezető ipari beszállító például 3 év alatt 20 millió dollárt kap az Inteltől EUV-vel kapcsolatos fejlesztésekre.

A problémát az EUV fény energiájának megfelelő szintre való növelése és a végletekig tökéletes, pontos tükrök kialakítása okozza, amely szintén szükséges ahhoz, hogy a 300 milliméter átmérőjű szilícium ostyákon kialakíthatóak legyenek 32 nanométeres komplex struktúrák -- azaz a processzorok. Az Intel reményei szerint 2009 végén beindulhat az így készülő chipek tömeges termelése.

Elszabaduló dollár milliárdok

Ahogyan a gyártók igyekeznek folytatni a miniatürizálást a nanovilág tartományához közelítve, úgy fokozódnak a nehézségek. Ennek megfelelően a kutatás-fejlesztés és a berendezések költségei az egekig szöknek. Ma egy korszerű, nagy kapacitású félvezetőüzem létrehozása 2,5-3 milliárd dollárra tehető, amely szám stabilan tart a 4 milliárd felé. Az Intel 45 nanométeres technológiával 2008-ban nyitó izraeli üzeme várhatóan 3,5 milliárd dollárt süllyeszt el.

Szintén komoly fejfájást okoz a mérnököknek, hogy az egyre vékonyabb struktúrákban az elektronok nagy sebességű egyirányú áramlása egyszerűen szétszaggatja a félvezetőket tartós használat alatt, valamint a miniatürizációval párhuzamosan az elektronok egyre nagyobb arányban törnek ki rendeltetésszerű útvonalukból, és feleslegesen áramolnak keresztül a lapkán. Ezt az ipar szivárgási áramként ismeri. A mai nagy teljesítményű chipeknél a szivárgási áram a teljes fogyasztás negyedét-harmadát is elérheti.

Egyre kevesebb szereplő van a piacon, amelyik megengedheti magának, hogy teljesen egyedül végezze a gyártástechnológia fejlesztését és telepítését, ugyanis elégséges méretgazdaságosság nélkül képtelen bevételeiből azt gazdaságosan kitermelni. Ez egyre erősebb pozícióba hozza a szerződéses félvezetőgyártást, azaz a foundry business-t.

Az Intel ősi riválisa, az AMD például az IBM-mel szövetkezett hosszú távon, hogy közösen folytassák a kutatásokat, így a költségek egy jelentős részén osztozhatnak. Bár szó szerint erről nem esett szó, de ilyen megfontolások is lehetnek az egyik legutóbbi bejelentés mögött, mely szerint az AMD gyártástechnológiát ad el egy indiai vállalat, a SemIndia részére.

Az indiaiak az AMD gyártástechnológiája révén a következő években 90 és 65 nanométeres chipek termelésére alkalmas félvezetőgyár építését tervezik, amely jövőre indulhat meg, és a becslések szerint 3 milliárd dollárt fog felemészteni.