Achtergrond

De finish van Moores marathon

Ramses Valvekens, Bart Dierickx
Leestijd: 6 minuten

Aan de schaling van transistoren komt eens een eind. Wat dan? Ramses Valvekens en Bart Dierickx beschouwen de toekomst van Moore. Dit artikel is het eerste deel van een tweeluik. Het vervolg zal gaan over arraygebaseerde chips en hun relatie met doorgedreven schaling.

Consumenten zijn gewend geraakt aan steeds meer features voor dezelfde prijs, of dezelfde functionaliteit voor een lagere prijs. Daarbij verwachten ze een even groot of zelfs lager energieverbruik. Om hieraan te kunnen voldoen, is al decennialang een exponentiële schaling van chips in afmetingen en prestaties gaande. De wet van Moore beschrijft de wetmatigheid hoe steeds meer transistoren in eenzelfde chip kunnen worden geperst: vandaag tot meer dan een miljard per vierkante centimeter. Essentieel hiervoor tijdens de beginjaren waren de keuze voor silicium met zijn stabiele en makkelijk te groeien oxidelagen en de uitvinding van het planaire proces. De laatste jaren zijn de spectaculaire vooruitgang van de optische microlithografie en de introductie van nieuwe materialen de grootste drijfveren.

Aan de schaling volgens Moore zal eens een einde komen. Siliciumatomen zitten op een halve nanometer van elkaar en de kleinste lineaire afmetingen in de huidige chips zijn ongeveer twintig nanometer. Over enkele oppervlaktehalveringen zitten we op de absolute limiet van het atoom. Bij het huidige tempo van een halvering eens in de twee à drie jaar zijn we daar over twintig à dertig jaar. Lang daarvoor zal de schaling echter al stoppen door fysische en chemische grenzen, zoals de microscopische variabiliteit van de gedoteerde structuren, laagdiktes en de grootte van fotolakmoleculen. Hierdoor laat de line-edge roughness zich onderweg meer en meer voelen, tot de praktische schalingslimiet is bereikt.

This article is exclusively available to premium members of Bits&Chips. Already a premium member? Please log in. Not yet a premium member? Become one and enjoy all the benefits.

Login

Related content