Utvecklingen går fortare än man anat

Genom hela halvledarindustrins historia har utvecklingen följt Moores lag. Kretsarnas prestanda har dubblerats var 18:e månad. Men nu ifrågasätts Moores lag. Utvecklingen ser ut att gå betydligt fortare än så.

Den accelererande teknikutvecklingen framgår av förhandsutdrag ur en rapport som den amerikanska halvledarindustrins samarbetsorganisation SIA, Semiconductor Industry Association, lägger fram i november.

Rapporten, SIA Roadmap, är synnerligen ambitiös och omfattar snart sagt samtliga aspekter av halvledarutvecklingen 15 år framåt.

Accelerationen blir tydligast på lång sikt. I sin förra prognos, 1994 års Roadmap, spådde SIA att halvledartekniken år 2010 skulle ha nått geometrier på 0,07 μm, minnesstorlekar på 64 Gbit, klockhastigheter kring 1 GHz och integrerade kretsar med över 100 miljoner transistorer.

Nu ser det ut som om några av dessa nyckeltal kan nås redan i början av 2000- talet, och alla kan vara uppnådda redan 2007.

1 Gbit vid sekelskiftet

Men även i det korta perspektivet går utvecklingen fortare än man trott. Enligt den förra rapporten skulle asicar med kanallängder på 0,25 μm bli verklighet först år 1999. Sådana processer finns redan idag.

Höstens rapport säger att geometrierna i logikkretsar kommer att ligga kring 0,14 μm kring sekelskiftet. Då kommer även 1 Gbit DRAM med kanallängder på 0,18 μm att vara i produktion.

För första gången visar också höstens rapport att logik, det vill säga processorer och asicar, drar ifrån minnena. Tidigare har man trott att båda dessa utvecklas i samma takt. Men nu förutspår SIA att logiksidan når 0,11 μm år 2003, och att minnessidan då "bara" har kommit ner i 0,13 μm.

De processer som kommer att krävas är naturligtvis synnerligen tekniskt intrikata. Troligen kommer helt ny litografiteknik att behövas för varje ny generation.

Extremt kortvågigt ultraviolett excimerlaserlitografi nämns som en lösning ner till 0,18 μm, men redan vid 0,15 μm krävs nästa litografigeneration, så kallad argon-fluorexcimerlaser. Därunder är det osäkert.

Test för 1 000 ben i 10 GHz

Den accelererande processutvecklingen kommer också, enligt SIA, att ställa en hel del frågor på sin spets långt tidigare än beräknat. För det finns flera områden som inte hänger med i utvecklingen. Exempelvis konstruktionsprogram och -metodik, kapsling, och inte minst test.

För hur gör man egentligen för att testa en krets med drygt 1 000 ben? Som går i 10 GHz? Och som utvecklar 100 W? Sådana kretsar kommer att vara verklighet inom 10 år. SIA ger inget svar, men konstaterar att en testare uppbyggd med dagens teknik skulle kosta mellan 20 och 50 miljoner. Dollar. Per kretstyp.

Testjätten Hewlett-Packard tror att en del av svaret är att använda förtestade kärnor, så att kretsarna inte ska behöva testas i sin helhet.

När SIA presenterade sin förra rapport var det många som ifrågasatte att utvecklingen verkligen skulle fortsätta i samma takt som dittills. När det nu visar sig att takten snarare underskattades är det säkerligen många i industrin som får rita om sina planer.

Lugnande element finns

På några punkter har dock SIA lugnande besked till den som tycker att det går för fort. Exempelvis anser man att kisel kommer att fortsätta vara det dominerande halvledarmaterialet i åtminstone 15 år till. Och att CMOS kommer att hålla ställningarna ungefär lika länge.

Man hävdar också att kostnaderna för en halvledarfabrik förmodligen inte kommer att överskrida 2 miljarder dollar under överskådlig tid. Alltid något.

Adam Edström