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Recientemente se ha publicado la hoja de ruta de AMD de los próximos años, en la que podemos ver como prometen para 2021 su micro-arquitectura Zen 5 (saltándose los Zen 4, que vendrían a ser los Zen 3+... aunque todo susceptible de cambios según la propia amd) que llagarían fabricados bajo el proceso fotolitográfico de 5nm de la compañía global foundries. Esta última, promete para Zen 2 una mejora de rendimiento del 40% reduciendo un 60% el consumo eléctrico y todo bajo un nodo de fabricación de 7nm, lo que hace preguntarnos cual será la mejora que nos depara el proceso de 5nm reservado para Zen 5. Nos tocará esperar hasta 2021 para conocerlos, entre tanto siempre podremos especular acerca de lo que nos tiene reservado el futuro de la industria de los semiconductores.
hoja de ruta de amd hasta 2020 donde se muestra su producción 7nm+ de la compañía global foundries.
Lo cierto es que esta noticia hace preguntarnos (una vez más) donde está el límite en los nodos de fabricación antes de llegar al temido efecto túnel. Un efecto que consiste en el anómalo funcionamiento de un semiconductor, consecuencia del exceso de miniaturización del canal, haciendo que la barrera de potencial no pueda contener el paso de electrones. Para hacerse una idea, haré un símil simple para entender el concepto. Ante un básico circuito eléctrico como el de un punto de luz, donde tenemos la batería, la bombilla y un interruptor, este se comportará de la manera que todos podemos deducir: con el interruptor cerrado, el punto de luz estará activo; por el contrario, cuando el interruptor este abierto, la bombilla estará apagada. Pues bien, si extrapolásemos el efecto túnel al circuito eléctrico del ejemplo, la bombilla permanecería iluminada aún cuando el interruptor estuviese en posición abierta.
Ejemplo de efecto tunel con circuito eléctrico. La fila de arriba representaría el comportamiento lógico; la de abajo, el efecto túnel.
Múltiples son las veces que en charlas entre compañeros hemos sacado el tema. Y aún recuerdo cuando se decía que Intel con sus procesadores Ivy Bridge (22nm) se habían acercado peligrosamente al límite del terrorífico efecto que daría al traste con la fabricación de chips, ya que muchos lo situaban en los 20nm. Al ver bajar la producción a los 16nm muchos lo situaban en los 14nm. Ahora estamos en los 14nm... ¡y bajando!: 12nm Zen+ y de manera inminente, 10nm de Intel y 7nm de global foundries, entre otros.
Comparación entre nodo de 32nm y el de 22nm, empleado a partir de Ivy Bridge. Muchos creían estar cerca del límite.
Pero entonces...¿Dónde esta el límite real? Ciertamente, podría especular pero eso no sería una respuesta sólida, y francamente no me atrevería a responder pretendiendo sentar cátedra. La misma global foundries anunció un proceso de 5nm, reservado como ya indicaba al inicio de este articulo, para los Zen 5 de AMD. Pero los 5nm no es algo nuevo, ya que fue NEC quién en 2003 llegó a fabricar un transistor de esta escala. Pero ahí no queda la cosa, a nivel experimental se han conseguido transistores funcionales de 4nm, 3nm (2006 KAIST y national nano feb) y 1nm (2016 dpto. Energía universidad Berkeley). Pero cojamos esto con prudencia, ya que hablamos de transistores, harina de otro costal es poder implementar triunfalmente esa tecnología en un proceso masivo de fabricación de circuitos integrados. Pero algo es algo: Se ha conseguido burlar el efecto túnel unos cuantos nanómetros más, salvando con ello el tipo a nuestra querida ley de moore.
Cabe mencionar, que para haber logrado la escala de 1nm, algo han tenido que innovar. Y es que no son 100% similares a los anteriores, puesto que estos incorporan como nuevo “ingrediente en la receta” al disulfúro de molibdeno (MoS2) y nano tubos de carbono.
Grafeno, nanotubos de carbono, fosforeno, computadores cuánticos… todo ello se baraja como el futuro en la industria de los semiconductores y la informática, pero francamente, todo está, o bien en fase de investigación, o en una fase poco madura para producción y venta de manera masiva al público general.
...Quizá la solución en la década que nos espera sea bajar el ritmo y alargar los procesos litográficos de producción durante más tiempo. O dicho de otra forma: una mayor cadencia tick-tock.
El efecto túnel marcará el fin de la producción de circuitos integrados (cpu, gpu, memorias, fpga, etc.) tal y como lo conocemos hasta ahora. Lo que venga después y cuanto tarde en llegar son respuestas que, con algunas pistas de por donde van los tiros, sólo las conoceremos con el tiempo.
Autor: Jesús Martín.
hoja de ruta de amd hasta 2020 donde se muestra su producción 7nm+ de la compañía global foundries.
Lo cierto es que esta noticia hace preguntarnos (una vez más) donde está el límite en los nodos de fabricación antes de llegar al temido efecto túnel. Un efecto que consiste en el anómalo funcionamiento de un semiconductor, consecuencia del exceso de miniaturización del canal, haciendo que la barrera de potencial no pueda contener el paso de electrones. Para hacerse una idea, haré un símil simple para entender el concepto. Ante un básico circuito eléctrico como el de un punto de luz, donde tenemos la batería, la bombilla y un interruptor, este se comportará de la manera que todos podemos deducir: con el interruptor cerrado, el punto de luz estará activo; por el contrario, cuando el interruptor este abierto, la bombilla estará apagada. Pues bien, si extrapolásemos el efecto túnel al circuito eléctrico del ejemplo, la bombilla permanecería iluminada aún cuando el interruptor estuviese en posición abierta.
Ejemplo de efecto tunel con circuito eléctrico. La fila de arriba representaría el comportamiento lógico; la de abajo, el efecto túnel.
Múltiples son las veces que en charlas entre compañeros hemos sacado el tema. Y aún recuerdo cuando se decía que Intel con sus procesadores Ivy Bridge (22nm) se habían acercado peligrosamente al límite del terrorífico efecto que daría al traste con la fabricación de chips, ya que muchos lo situaban en los 20nm. Al ver bajar la producción a los 16nm muchos lo situaban en los 14nm. Ahora estamos en los 14nm... ¡y bajando!: 12nm Zen+ y de manera inminente, 10nm de Intel y 7nm de global foundries, entre otros.
Comparación entre nodo de 32nm y el de 22nm, empleado a partir de Ivy Bridge. Muchos creían estar cerca del límite.
Pero entonces...¿Dónde esta el límite real? Ciertamente, podría especular pero eso no sería una respuesta sólida, y francamente no me atrevería a responder pretendiendo sentar cátedra. La misma global foundries anunció un proceso de 5nm, reservado como ya indicaba al inicio de este articulo, para los Zen 5 de AMD. Pero los 5nm no es algo nuevo, ya que fue NEC quién en 2003 llegó a fabricar un transistor de esta escala. Pero ahí no queda la cosa, a nivel experimental se han conseguido transistores funcionales de 4nm, 3nm (2006 KAIST y national nano feb) y 1nm (2016 dpto. Energía universidad Berkeley). Pero cojamos esto con prudencia, ya que hablamos de transistores, harina de otro costal es poder implementar triunfalmente esa tecnología en un proceso masivo de fabricación de circuitos integrados. Pero algo es algo: Se ha conseguido burlar el efecto túnel unos cuantos nanómetros más, salvando con ello el tipo a nuestra querida ley de moore.
Cabe mencionar, que para haber logrado la escala de 1nm, algo han tenido que innovar. Y es que no son 100% similares a los anteriores, puesto que estos incorporan como nuevo “ingrediente en la receta” al disulfúro de molibdeno (MoS2) y nano tubos de carbono.
Grafeno, nanotubos de carbono, fosforeno, computadores cuánticos… todo ello se baraja como el futuro en la industria de los semiconductores y la informática, pero francamente, todo está, o bien en fase de investigación, o en una fase poco madura para producción y venta de manera masiva al público general.
...Quizá la solución en la década que nos espera sea bajar el ritmo y alargar los procesos litográficos de producción durante más tiempo. O dicho de otra forma: una mayor cadencia tick-tock.
El efecto túnel marcará el fin de la producción de circuitos integrados (cpu, gpu, memorias, fpga, etc.) tal y como lo conocemos hasta ahora. Lo que venga después y cuanto tarde en llegar son respuestas que, con algunas pistas de por donde van los tiros, sólo las conoceremos con el tiempo.
Autor: Jesús Martín.