211service.com
The Moore's Law Moon Shot
Het is schijnbaar een feit dat elke nieuwe generatie computergadgets aanzienlijk krachtiger zal zijn dan de vorige, maar een dreigende technische wegversperring dreigt dat te ondermijnen.
Daarom maakte 's werelds grootste chipmaker, Intel, maandag bekend dat het 4 miljard dollar heeft geïnvesteerd in het Nederlandse bedrijf ASML, dat apparatuur maakt voor het maken van computerchips.
De twee bedrijven proberen een samenwerking aan te gaan met 's werelds grootste computerbedrijven - in een soort siliciummoonshot - om ervoor te zorgen dat chips steeds sneller worden door de tools te perfectioneren die nodig zijn om kleinere functies op siliciumchips te maken.
Als je meer mensen hebt om het risico te delen en bij te dragen, wordt de kans op succes groter naarmate we deze technologische transitie naderen, zegt Robert Bruck, vice-president van Intel's technologie- en productiegroep.
Intel lanceerde onlangs zijn eerste generatie chips met functies zo klein als 22 nanometer. De huidige methoden om chips te maken zullen nog twee generaties lang goed blijven – tot 14 nanometer en 11 nanometer. Dat zou de huidige methoden tot ongeveer 2013 bruikbaar moeten houden, maar daarna is een nieuwe productietechnologie nodig. Helaas is de beste kandidaat niet alleen incompleet, maar al te laat.
De komende jaren moet er aanzienlijke vooruitgang worden geboekt om gelijke tred te houden met de wet van Moore, een voorspelling van een medeoprichter van Intel die al sinds 1975 geldt en die de verwachting van consumenten en de industrie ondersteunt dat chips steeds beter zullen worden. Deze wet stelt dat het aantal transistors dat op een siliciumchip past elke twee jaar verdubbelt (de eerste versie van de wet, uit 1965, zei elk jaar), wat betekent dat een chip van dezelfde grootte krachtiger is.
Chipbedrijven brengen de voortgang van de wet van Moore in kaart - en stellen toekomstige doelen - door de grootte van de kleinste details van elke generatie chips te vergelijken. De ingenieurs van Intel en andere chipbedrijven moesten zich altijd zorgen maken over de technische trucs die ze kunnen bedenken om die opmerkelijke krimp op het goede spoor te houden. Op dit moment staren die ingenieurs in iets van een afgrond.
De technologie die belooft om de wet van Moore na 2013 in stand te houden, staat bekend als extreme ultraviolette (EUV) lithografie. Het gebruikt licht om een patroon in een chemische laag op een siliciumwafel te schrijven, die vervolgens chemisch in het silicium wordt geëtst om chipcomponenten te maken. EUV-lithografie maakt gebruik van ultraviolette lichtstralen met zeer hoge energie die dichter bij röntgenstralen liggen dan zichtbaar licht. Dat is aantrekkelijk omdat EUV-licht een korte golflengte heeft - ongeveer 13 nanometer - waardoor kleinere details kunnen worden gemaakt dan het 193-nanometer ultraviolette licht dat tegenwoordig in de lithografie wordt gebruikt. Maar EUV bleek verrassend moeilijk te perfectioneren.
Tot 2007 geloofde Intel dat EUV zou worden gebruikt om de 22-nanometer-chips te maken die dit jaar uitkwamen, maar in plaats daarvan koos het ervoor om reparaties aan te brengen die de levensduur van lithografie op basis van 193-nanometerlicht verlengden. Nog in 2010 hoopte het bedrijf EUV-technieken te gebruiken voor de generatie van chips van 11 nanometer die nog een aantal jaren verwijderd zijn, maar nogmaals, technische innovaties zorgden ervoor dat de bestaande lithografie niet meer werd gebruikt.
Vertragingen hebben ook EUV geteisterd. Deze zijn veelal afkomstig van bedrijven als ASML en Nikon die lithografieapparatuur ontwikkelen en verkopen. Een van de grootste uitdagingen was het maken van krachtig genoeg bronnen van EUV-licht. Alle soorten materie absorberen licht op deze golflengten, dus een bron moet helder genoeg zijn om ervoor te zorgen dat voldoende licht de wafel bereikt waaraan wordt gewerkt. EUV-lithografiemachines zijn ontworpen om de straal zo veel mogelijk door een vacuüm te laten gaan, zodat luchtmoleculen niet in de weg zitten. Er zijn ook speciale structuren ontwikkeld om het licht te richten en te focussen met minimale absorptie, maar tegen de tijd dat de straal de wafel bereikt waaraan moet worden gewerkt, is meer dan 90 procent van het oorspronkelijke EUV-licht verloren gegaan.
De meest complete prototypes van ASML kunnen componenten op siliciumwafels etsen, maar hebben bundels die ongeveer half zo sterk zijn als wat nodig zou zijn om op economische wijze chips in massa te produceren. Tegelijkertijd probeert het bedrijf vooruitgang te boeken met de tweede generatie EUV-lithografietechnologie, die complexe herconfigureerbare spiegels zal gebruiken om nog fijnere details op chips te creëren. Het probeert ook over te schakelen op het gebruik van siliciumwafels met iets meer dan twee keer het oppervlak van de huidige, zodat er meer chips in één batch kunnen worden gemaakt, maar hiervoor is nieuwe apparatuur nodig.
Hoewel de Intel-deal formeel gericht is op de volgende generatie EUV en de overstap naar grotere wafers, zouden de middelen die het met zich meebrengt ASML ook moeten helpen het meer directe probleem aan te pakken. Het is duidelijk dat er geen volgende generatie is als we deze generatie niet aan het werk krijgen, zegt ASML-woordvoerder Ryan Young. We moeten natuurlijk eerst de eerste generatie af hebben.
In een videoverklaring die eerder deze week online werd geplaatst, moedigde Peter Wennink, Chief Financial Officer van ASML, andere chipfabrikanten aan om mee te werken aan de ontwikkeling van EUV door overeenkomsten te sluiten die vergelijkbaar zijn met die van Intel. terug voor een belang van 25 procent in zijn leverancier. Wennink zei dat de hele industrie de vruchten van dergelijke overeenkomsten zou plukken. Het gaat erom ervoor te zorgen dat de technologie die nodig is voor de volgende generatie chips sneller naar voren komt, zei hij. Uiteindelijk is het natuurlijk de consument die hiervan profiteert.
Samsung en Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, de twee grootste chipfabrikanten na Intel, zijn de meest waarschijnlijke voorkeurspartners, maar geen van beide heeft tot dusver publiekelijk interesse getoond. Zowel Intel als ASML hopen dat deze bedrijven en anderen hun gebruikelijke concurrentie opzij zullen zetten en de financiering en expertise zullen bundelen die nodig zijn om voorbij de wegversperring te komen die een komende generatie gadgets bedreigt.