Mooren laki on johdotuksen pahin vihollinen
0
Mikropiirit pohjautuvat piihin vielä pitkään, uskoo IBM Fellow Daniel C. Edelstein. Mutta siinä missä Mooren laki on osoittautunut hyväksi transistoreille, sirujen johdotuksille se on ollut pahin vihollinen, Edelstein sanoo.
Hän tietää, mistä puhuu, sillä Edelsteinia voidaan pitää kuparijohdotuksen isänä. Hänen johdollaan IBM on kehittänyt myös uuden airgap wiring -johdotustekniikan, joka on tulossa kaupallisiin piireihin vuonna 2009.
Edelstein ei paljasta, mistä piiristä on kyse, mutta 32 nanometrin Power7-prosessori on aika hyvä arvaus.
Edelsteinin mukaan siirtyminen johtimissa alumiinista kupariin ei ollut IBM:lle niin valtava murros, sillä kupari oli tuttu materiaali jo aiemmalta ajalta pakkaustekniikan puolelta. Mutta siinä missä aiemmin keskityttiin transistorien nopeuden kasvattamiseen, pitää tutkijoiden nyt keskittyä johdotukseen.
"Kun piireillä on 10-11 kerrosta johdotusta, tulee eteen sekä fyysisiä että materiaalisia ongelmia. Tällä hetkellä ohuimmat johtimet ovat noin sadan nanometrin paksuisia ja yhdellä Power6-suorittimella johtimia on 40 kilometrin verran", Edelstein kertoo.
Tällä 40 kilometrillä pitää yhdistää toisiinsa noin miljardi transistoria, jotka kytkeytyvät viiden gigahertsin nopeudella. Kyse on melkoisesta moottorista, joka sopii piillä neljän neliösentin tilaan.
Piitekniikan tutkimus jatkuu
Piitekniikan tutkimuksen keskiössä on Edelsteinin mukaan tällä hetkellä hilojen eriste. Niissä on pitkään käytetty piioksidia, jonka eristekerrointa (dielectric constant) on saatu pienennettyä lisäämällä seokseen hiiltä. Pikkuhiljaa eristearvo on saatu laskemaan noin neljästä 2,2:een.
Lasi on kuitenkin ongelmallinen materiaali, sillä hiilen lisääminen tekee siitä haurasta.
Edelsteinin IBM:llä vetämän BEOL-ryhmän (back end of line) viimeisin innovaatio esiteltiin vasta toukokuussa ja tässä airgap-tekniikassa eristeeseen leikataan halkaisijaltaan 20 nanometrin reikiä 40 nanometrin päähän toisistaan. Menetelmällä saadaan dielektrinen vakio putoamaan noin kahteen. Se venyttää Mooren lakia taas ainakin 32 nanometriin asti. (Prosessori)
