到2030年晶体管体积将缩小六分之一

2020-03-01 14:00:08 来源: 半导体行业观察

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来源：内容翻译自「 Semiwiki 」，作者 Stephen Crosher ，谢谢。

随着硅技术发展的步伐开始放缓，产品开发速度面临着非常现实的挑战。今天，我们正在充分利用晶体管物理学，而晶体管物理学本质上源于具有60年历史的CMOS技术。为了保持摩尔定律的步伐，预计到2030年，我们将需要使晶体管体积达到当前尺寸的六分之一。

减小晶体管的尺寸会增加密度，当考虑给定面积的硅的相对功率会增加时，密度本身就会出现问题，正如Dennard Scaling所描述的那样。如果将并行性的局限性与多核体系结构相结合，我们开发越来越节能的硅的能力只是走错了方向!

当我们深入研究硅的几何形状时，我们发现高级节点的制造过程的可变性正在扩大。我们对热环境控制的放松带来了越来越多的挑战，这意味着我们不能简单地通过转移到下一个新节点来承担降低能耗的红利。整个芯片电压供应水平的动态波动，威胁着支撑芯片功能的数字逻辑的运行。这些因素，再加上减少超大规模数据系统的电力消耗和寻求降低全球碳排放效率(包括制造和使用电子产品)的紧迫性日益增强，意味着我们必须明智地思考，并寻求新的途径。

我不是第一个报告我们即将面临的技术低迷的人，也不是最后一个。自从硅工业开始以来，硅工业的“悲观情绪”就一直存在。

作为一个物种，我们可以变得聪明。我们知道，如果我们能够看到并理解某些东西，我们就有更好的机会来控制它。我们拥有的数据越多，效率越高。

监控系统的本质有两个阶段，反映了我们作为人类固有的好奇心。首先是“觉悟”。 “这个发现给我们带来了启迪，同时也给我们带来了机会。其次，还有“进化”阶段。一旦从系统中收集数据(到目前为止还不可见)，我们就设法提高数据的质量、准确性和粒度。增加我们正在收集的信息的“数据智能”，将动态电路条件关联起来，旨在识别趋势并在海量数据中提取签名或模式。

下一步是什么？

任何价值的信息都需要良好才能有效。我进行了很多交谈，概述了完美的嵌入式监视系统必须无限精确，无限小，零延迟和零功耗！尽管作为高级节点的嵌入式监视子系统的提供者，我们还没有，但我们正在努力！在找到万能药之前，SoC开发人员需要意识到传感器系统的面积开销。尽管传感器相对较小，但它们的核心通常是模拟设计的，与相邻的逻辑电路不同，它们不一定会随着几何尺寸的减小而缩放。

因此，由于这个原因，我们必须了解并寻求可减少传感器自身占用的硅面积的电路拓扑结构和方案。为了最大程度地减少面积影响并在布局方面充分利用芯片内传感器，此类问题通常最好在SoC开发的架构设计阶段进行讨论和考虑，而不是事后再进行地面规划。越来越多的传感器子系统正成为芯片电源管理和性能优化的关键基础，因为出错会导致存在的设备压力，并可能给技术食物链中的公司带来巨大的声誉损害，这些公司创造了当今汽车行业所使用的更大的产品或系统，消费类和高性能计算产品。

因此，在尝试继续遵循摩尔定律并限制Dennard缩放比例时，我们需要进行创新，而我们当然会进行创新。但是，这种创新的解决方案将来自对芯片内部深处动态条件的更清晰了解，而不是芯片本身如何实现核心功能。

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第2235期内容，欢迎关注。

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