Знаменитый закон Мура, задающий темпы уплотнения транзисторов на кристалле полупроводниковых устройств, должен в обозримом будущем столкнуться с барьером. Так считают аналитики Intel и других компаний, диктующих моду в этом бизнесе. Самые пессимистичные оценки называют 0.016 мкм нормы в качестве переломного рубежа. Если бы очередной техпроцесс осваивался каждые два года, то достичь это барьер полупроводниковая промышленность смогла бы уже к 2015 году. Тем не менее, консорциум крупнейших производителей планирует искусственно замедлить темпы перехода на новый техпроцесс, установив периодичность в три года. При этом условии конец действия закона Мура будет отодвинут на 2018/2021 годы. Об этом поведал вчера сайт C-Net.

Нельзя бесконечно уплотнять транзисторы, уменьшая их размеры. Дело даже не в наличии специального технологического оборудования. Объективные физические явления не позволяют эффективно использовать существующие полупроводниковые материалы при величине затвора менее 5 нм, что уже достигается при использовании 0.016 мкм техпроцесса. В частности, так называемый туннельный эффект делает электроны практически неуправляемыми при таких расстояниях между элементами транзистора. Очевидно, нужно искать альтернативные способы повышения производительности чипов.

Самый простой способ – делать чипы более крупными :). Этим путем захотят пойти далеко не все. Внедряя новые материалы и технологии, можно уменьшить размеры затвора до 3 нм или даже 1.5 нм, однако и тут не все просто. Начинает доминировать другая проблема – рост тепловыделения. Даже если поставить на чип сверхмощную систему охлаждения, она может оказаться бесполезной для эффективного охлаждения глубинных слоев микросхемы. Да и плотность теплового потока накладывает определенные ограничения – чипы становятся все меньше и горячее, контактная площадка стремительно уменьшается. Здесь необходимо придерживаться разумного баланса между компактностью чипа и уровнем его тепловыделения.

Дополнительные затраты энергии идут на борьбу с токами утечки и прочими негативными явлениями, возникающими при переходе к более "тонкому" техпроцессу.

Наглядным примером могут служить проблемы, с которыми столкнулась Intel на ранних этапах проектирования и производства Prescott. Показатели энергопотребления ядра превысили проектные значения. И тут весь мир понял, что дальнейшее уплотнение транзисторов на кристалле не будет даваться так легко, как раньше.

Преодолевать все негативные барьеры можно внедрением новых пространственных структур, использованием нанотехнологий и повторным применением электронов в транзисторах. Мировое научное сообщество интенсивно работает над решением подобных проблем, и предложено множество альтернатив для продолжения наращивания производительности процессоров за пределом действия закона Мура. Технический прогресс не прекратится с его упразднением, просто новые процессоры начнут использовать качественно иные подходы к увеличению производительности. Возможно, что через двадцать лет мы будем говорить не о новых нормах техпроцессов, а о новых названиях технологий, применяемых при производстве очередного поколения чипов. Например, 30 ГГц процессор Intel с использованием угольных нанотрубок :)...