5 yıl sonra, transistör boyutunu küçültmek mümkün olmayacak

Yonga pazarının tarih boyunca geçirdiği döngü oldukça ilginç. İşlemcilerin güçlenmesi ve transistör sayılarının da artmaya başlaması ile birlikte,  zar alanlarının büyümeye başladığını gördük. Bir süre sonra bu büyüme enerji tüketimini olumsuz etkilemeye başladı ve yeni teknolojiler devreye girdi.

Yonga devleri, transistör sayısını artırmaya devam ederken üretim süreçlerinde yapılan bir takım optimizasyonlar ile, zar alanını belirli bir boyutta tutmayı başardı. Ayrıca transistörlerin boyutlarında ve yerleşim şekillerinde de değişiklikler oldu. Örneğin Intel, Tri-Gate adındaki teknolojisi ile, soruna çözüm bulmaya çalıştı.

Hali hazırda trend, üretim süreçlerinin geliştirilerek ve transistör boyutlarının küçültülerek aynı zar alanında daha fazla transistör elde edilmesi mantığı üzerinde ilerliyor. Bununla birlikte, araştırmacılar artık daha fazla küçülmenin mümkün olmadığını söylüyor.

Benzer bir konu üretim süreçlerinde de gündeme gelmişti. Üreticiler hali hazırda 5nm seviyesine kadar ilerlemenin planlarını yapıyor ancak uzmanlar, teknik olarak mümkün olsa da mali açıdan bu ilerlemenin artık desteklenemeyeceğini ifade ediyor.

Problem

IBM ve Intel gibi devlerin içerisinde olduğu Yarıiletken Endüstri Birliği tarafından yayımlanan yol haritasına göre, 2021 yılından itibaren artık transistörlerde küçültme yapabilme imkanı kalmayacak. Üreticilerin, bu gelişmelerin maliyetini karşılayabilmesi mümkün görünmüyor.

Hem üretim geometrilerinde yaşanan engeller, hem de küçülme konusundaki engeller Moore yasasını da tehlikeye atıyor. Moore Yasası olarak adlandırılan ve aslında kanun olmak ile uzaktan yakından alakası olmayan bu öngörüye göre, her iki yılda bir transistör sayısı ikiye katlanacak ve üretim maliyetleri aynı kalacak. Intel'in kurucusu Gordon Moore tarafından ortaya atılan bu öngörü, günümüze kadar gelmeyi başardı. 

Bazı uzmanlar, 2022 yılından sonra Moore yasasının devam etmesinin mümkün olmadığını düşünüyor zira ne transistör sayısının artması ne de maliyetlerin aynı kalması imkansız. Giderek büyüyen karmaşık yapılar, üreticileri de zorluyor Elbette, üreticiler buna bir çözüm bulacaktır. NAND bellek teknolojisinden hatırlayacağımız üzere birden fazla katman üzerine transistör yerleşimi gibi ihtimaller masada. Elbette 5 yıl sonra bizi neyin karşılayacağını bilmek zor.

Hali hazırda, yonga tasarımı ve dökümü yapan üreticilerin zorlandığını görebiliyoruz. Şimdilik 7nm sürecine kadar planlar var ancak bu süreçten sonrasını görebilecek miyiz belli değil. Intel, 14nm litografisinin entegrasyonunda sıkıntılar yaşadı ve bu süreçte 4 nesil işlemci üretimi yapmak zorunda kaldı. Normalde firmanın, tick-tock adında iki nesillik iş geliştirme planı bulunuyordu. Bu bakımdan firmanın gelecek yıl 10nm sürecine geçmesi ve 7nm sürecini ise 2020 yılı sonrasına bırakması bekleniyor.

Samsung ve GlobalFoundries, iki yıldan bu yana 14nm süreci ile yonga seti üretimi yapıyor. Gelecek yıl 10nm sürecine geçmeye hazırlanan ikili, 2018 yılından sonra 7nm sürecine geçmeye çalışacak. TSMC ise gelecek yılın başlarında 10nm hacimli üretime geçiyor. 7nm için ise 2018 yılı konuşuluyor.