יבמ פיתחה את שבב ה-7 ננו-מטר הראשון בעולם

יבמ (IBM) הודיעה יחד עם שותפיה כי פיתחה וייצרה את השבב הראשון בעולם לצרכי בדיקות, בטכנולוגיית 7 ננו-מטר, הכולל טרנזיסטורים עובדים.

חטיבת המחקר של הענק הכחול עשתה זאת בשיתוף עם Global foundries, סמסונג (Samsung) וספקי ציוד ייצור למוליכים למחצה. הפיתוח התבצע במעבדות SUNY Poly CNSE (ר"ת SUNY Polytechnic Institute’s Colleges of Nanoscale Science).

הפיתוח המפתיע בא בשל השקעה, עליה הכריז הענק הכחול לפני שנה, של שלושה מיליארד דולר למשך חמש שנים במחקר ופיתוח של שבבים. ביבמ קיוו למצוא דרכים חדשות למזעור של שבבי סיליקון ולצמצום צריכת החשמל שלהם. הפיתוח של השבב החדש התאפשר הודות לשיתוף פעולה ציבורי-פרטי של קואליציית המחקר עם מדינת ניו-יורק. במסגרת הפעילות, החוקרים, היושבים במעבדות של SUNY Poly CNSE באלבני, מנסים לפרוץ את גבולות הטכנולוגיה, לצורך פיתוח שבבים בדור ה-7 ננו-מטר ובדורות הבאים. זאת, על מנת לתת מענה לצרכים של מערכות IT מהדור הבא שיריצו Big Data, מחשוב ענן, מחשוב קוגנטיבי ומכשירים ניידים.

פיתוח טכנולוגיית 7 ננו-מטר מוכחת היווה אחד האתגרים הגדולים של תעשיית השבבים. ככזה, הוא דרש מהחוקרים להתעלם מהתפיסות הנהוגות בייצור מוליכים למחצה. כיום, שרתים, חוות ענן ומכשירים ניידים מתבססים על טכנולוגיות 22 ננו-מטר ו-14 ננו-מטר, כאשר טכנולוגיית 10 ננו-מטר נמצאת בשלבי פיתוח סופיים. טכנולוגיית 7 ננו-מטר נשארה עד עתה מחוץ להישג יד בגלל כמה מכשולים טכנולוגיים יסודיים. למעשה, רבים הטילו ספק האם ניתן יהיה בכלל לקבל שיפור ביצועים מטכנולוגיה עם מימדים כה קטנים.

שבב ה-7 ננו-מטר פותח תוך שימוש בחומרים, תהליכים, וטכניקות חלוציות, בראשם סיליקון-גרמניום (SiGe) במקום סיליקון טהור, וליתוגרפיית EUV (ר"ת Extreme Ultraviolet) במספר שכבות. השימוש בחומר החדש, סיליקון-גרמניום, מאפשר פעילות מהירה יותר של הטרנזיסטורים וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.
השימוש בטכנולוגיות אלו, נמסר, יאפשר להשיג שיפורים של קרוב ל-50% במימדים – בהשוואה לשבבי 10 ננו-מטר המתקדמים ביותר, כמו גם שיפור של לפחות 50% במדדי הספק וביצועים.

תוכנית מו"פ ארוכת טווח ורב-שלבית

מעבדות SUNY Polytechnic והענק הכחול יצרו שיתוף פעולה במתחם מעבדות הננו-טק באלבני, שבראשן מרכז המחקר למוליכים למחצה (CSR). בתוכנית זו, שבה הושקעו 500 מיליון דולר, משתתפות חברות הננו-אלקטרוניקה המובילות בעולם. מרכז מחקר זה מוביל תוכנית מו"פ משותף ארוכת טווח ורב-שלבית, של פיתוח טכנולוגיות העתיד של שבבי מחשב. הוא נותן מלגות לסטודנטים ומענקי מחקר כדי לסייע בהכשרתם של הדור הבא של מדעני ננו טכנולוגיה, חוקרים ומהנדסים.

אנליסטים ציינו כי הפיתוח מספק דחיפה מסוימת לתעשיית השבבים הסובלת מהאטה ומתקשה לשמור את קצב הכפלת הצפיפות אחת לשנתיים – כפי שהיה בעבר. אינטל (Intel), שבמשך שנים הייתה מובילת שוק השבבים, מתמודדת עם קשיים טכניים בשנים האחרונות. בנוסף, אנשי טכנולוגיה החלו להעלות סימני שאלה: האם קצב השיפור של השבבים, שנמשך לאורך שנים וידוע כחוק מור – יוכל להימשך אחרי דור השבבים הנוכחי.

באוקטובר האחרון יבמ המשיכה במסע ההיפטרות מנכסי החומרה שלה. החברה הגיעה להסכם עם יצרנית המעבדים Globalfoundries לפיה היא תעביר אליה את חטיבת ייצור השבבים שלה, ואף תשלם לה על כך כ-1.5 מיליארד דולר. על פי ההסכם, הרוכשת תייצר עבור הענק הכחול את מעבדי ה-Power בהם הוא משתמש עבור מחשבי המיינפריים והתקנים המבוססים על ווטסון (Watson). עוד הוסכם כי Globalfoundries תזכה לגישה מלאה לנכסי הקניין הרוחני של יבמ, וכך בעצם תבטיח לעצמה את היכולת לייצר את המעבדים להם זקוקה הענקית עבור המערכות שלה. אנליסטים ציינו כי אף שיבמ זנחה חלק משמעותי מפעילות ייצור המחשבים והשבבים שלה, הרי ההודעה על השבב החדש מצביעה על כך שהיא עדיין מעוניינת לתמוך בתעשיית ההיי-טק האמריקנית.

השבב החדש – בעיה לאינטל

התחזית או הניבוי משנת 1965 של גורדון מור, שלימים הפכה ל"חוק מור", לפיה צפיפות הטרנזיסטורים במעגלים משולבים במחיר מינימלי – תוכפל כל 18 עד 24 חודשים – נמצאת בפני אתגר למימוש. הגדרת קצב הגידול של צפיפות הטרנזיסטורים גרמה ליצרנים להשתדל להגשים את התחזית. לימים, התחזית של מור שונתה כך שעוצמת המחשוב באופן כללי תוכפל כל שנתיים בערך.

המענה של חוקרי יבמ לאתגר של הגודל ההולך וקטן של השבב, היה שימוש בסיליקון-גרמניום במקום סיליקון טהור.

אנליסטים ציינו כי אף שמימוש מסחרי של שבב 7 ננו-מטר עדיין רחוק, הרי מי שנמצא בבעיה היא אינטל (Intel). ענקית המעבדים עדיין לא הציגה מפת דרכים שתתווה את הדרך שלה לייצור שבב של 7 ננו-מטר. אם אינטל לא תפתח שבב שכזה מספיק מהר, הרי שהטכנולוגיה של יבמ תהיה יותר תחרותית בשוק, והלקוחות האחרים של גלובל פאונדריס – כגון AMD, קוואלקום (Qualcomm) ואחרות – ייהנו ממנה.