Çip Üretiminde Nanometre Adlandırmasındaki Değişim

7nm veya 5nm gibi bir çip üretim süreci düğüm adının ne anlama geldiğini anlamaya çalışırken kafa karışıklığı sıklıkla ortaya çıkar. TSMC ve Samsung'un farklı teknolojiler için aynı sayısal gösterimi kullanması ve Intel'in artık nanometre adlandırma sistemini kullanmaması nedeniyle, durumu açıklığa kavuşturmak her zamankinden daha önemli.

Günümüz çip üretiminde, 7nm gibi bir düğüm adındaki sayı artık transistörlerin boyutunu tanımlamıyor. Yaklaşık 1997'den bu yana "nanometre" gerçek anlamda bir ölçü birimi olmadı. Şimdilerde bu, bir teknoloji neslinin kısaltması niteliğinde: üretim süreci, paketleme ve transistör mimarisi.

Kafa karışıklığı, FinFET'in transistör üretiminde standart yöntem haline gelmesiyle başladı. FinFET düğümleri, "nm" sayısının işaret ettiğinden çok daha büyük bir fiziksel kapı boyutuna sahip olma eğilimini başlattı. Buna karşılık Intel, 2021 yılında Intel 7'den başlayarak gelecekteki isimlerde “nanometre” son ekini kullanmayı bırakacağını açıkladı.

Intel artık süreç teknolojisini "nanometre" yerine performans, güç ve alana dayalı olarak adlandıracak. Bu durum, tek bir fiziksel ölçümü tanımlamak için sayı kullanmanın ötesine geçen Samsung ve TSMC gibi Büyük Teknoloji çip üreticilerindeki değişimi yansıtıyor. İlerleyen süreçte amaç, mimariden üretim düğümlerine kadar teknolojideki genel evrimi yansıtmak.

Intel'in 2021 yol haritası bu değişimi açıkça ortaya koydu. Örneğin Intel 7 adı, 10nm Enhanced SuperFin'in yerini aldı ve watt başına %10-15 daha fazla performans sundu. Bu arada Intel 4, EUV'yi (aşırı ultraviyole litografi) tam anlamıyla benimseyen ilk Intel FinFET düğümü oldu.

Her nesil sıçramasına sığdırılan şey, kademeli bir iyileştirmeden çok daha fazlası. Bu, Samsung'un 2022'de sevk etmeye başladığı her yönden geçitli transistörler veya GAA (3GAA süreci) gibi yepyeni transistör şekilleriyle ilgili.

TSMC, 2nm transistörleri bir tür her yönden geçitli transistör olan düzenli nano-tabakalar olarak tanımlıyor. N3 düğümünde 25'e kadar EUV katmanına yer verilmesi, günümüz çip üretiminin geometrinin nasıl ötesine geçtiğinin bir başka örneği.

Karşılaştırma yalnızca geçmiş nesillerle değil, rakip çiplerle de yapılıyor. Samsung ve TSMC gibi şirketler, anlamsız bir artış gibi göstermeden bir düğüm numarasından diğerine ne zaman geçeceklerine karar vermek zorundalar. Örneğin Samsung'un yol haritası, 7nm EUV'den 3nm her yönden geçitliye (GAA) doğru ilerledi.

Okuyucuların fiziksel boyutlarla uyuşmayan sayılar görmesinin nedeni, yeni düğümlerin kademeli bir geçişi temsil etmemesi; bir dizi performans ve güç özelliğini bir arada sunmasıdır. Örneğin Intel 4 süreci, EUV ve diğer değişikliklerle sağlanan, watt başına %20'lik bir performans artışını temsil ediyordu.

Geçmişte, üretim bir düğümden diğerine atladığında bu işaret, bir transistörün en küçük özelliğinin uzunluğunu ifade ediyordu. Artık FinFET teknolojisiyle birlikte transistör, kapının etrafını sardığı ve yükseltilmiş bir şekil oluşturan dikey "kanatçıklar" kullanıyor. Bu tasarım, nanometre etiketinden çok daha büyük bir noktaya sahip olabiliyor. Bu nedenle düğüm sayıları, herhangi bir tekil fiziksel kapı boyutundan keskin bir şekilde ayrışabiliyor. [TO VERIFY: TSMC 7nm kapı aralığına dair net rakam]

Günümüzde bir düğümün tanıtılan sayısı, ölçülen herhangi bir fiziksel boyuttan önemli ölçüde farklılık gösterebiliyor ve bu böyle devam ediyor. [TO VERIFY: TSMC 5nm kapı/metal aralığı rakamları]

Bazı birincil kaynaklar eksik, dolayısıyla bu yazı daha kapsamlı bir araştırmayla gerçekten dergi kalitesinde yayımlanabilir bir makaleye dönüştürülebilir; örneğin bir nm tanımlamasının genel olarak ne anlama geldiğini ve EUV, FinFET ile GAA nesillerinin nasıl ortaya çıkıp tanımlandığını dosdoğru açıklamak gibi. Yazıda değinilen, otonom sürüş donanımları için yeni düğüm sertifikasyonlarının nasıl yapıldığı ve GPU'ların anakarta yerleştirilmesi gibi incelenebilecek ek içerik noktaları da mevcut. Benzetme geçerliliğini koruyor; GSM, 5G ve yeni nesil arama standartları da benzer şekilde, fiyatları ve rekabeti körükleyecek biçimde hırsı ve kademeli kazanımları bir arada paketliyor.

Kaynaklar

1. Intel, "Intel 7 Versus Intel 4 and Intel Process Technology Naming,"
2. Intel’s 2021 process technology roadmap as reported by The Verge
3. Intel’s 2021 roadmap as reported by Digital Trends
4. Design-Reuse, "TSMC upends 3-nm roadmap with three new nodes,"
5. Cadence Community, "Samsung Foundry Forum: 10, 8, 7, EUV, 5, 4, GAA, 3...,"