Gjennombrudd: Her er verdens minste transistor

[Kurt Lekanger]

Gjennombrudd: Her er verdens minste transistor

[Spoki0]

Blir det ikke litt feil å si at den mest avanserte halvlederelektronikken i dag produseres med en 14 nanometer produksjonsprosess, når IBM klarte å lage brikker nede i 7 nanometer for ett år siden?

[Kurt Lekanger]

Blir det ikke litt feil å si at den mest avanserte halvlederelektronikken i dag produseres med en 14 nanometer produksjonsprosess, når IBM klarte å lage brikker nede i 7 nanometer for ett år siden?

 

Føyde til "masseproduserte" – det er 14 nanometer blant annet Intels nyeste prosessorer produseres på. IBM kom med 7 nanometer i fjor – men såvidt jeg vet er det ingen brikker laget med denne produksjonsprosessen i salg.

[Pseudopod]

Vet ikke om de ninjaredigerte artikkelen etter at du nevnte det, men det står masseproduserte halvledere i artikkelen nå.

 

-edit- tydeligvis var det tilfelle

Endret 8. oktober 2016 av Pseudopod

[aanundo]

"Et menneskehår er til sammenligning rundt 50 000 nanometer tykt, skriver Berkeley Lab i en artikkel på sine nettsider."

 

Artikkelen sier ingen ting om det som var et problem i microprosessoren sin barndom, nemlig at støv gjorde at fabrikker måtte stenge.

Allerede på 80-tallet var transistorene så små at de som jobbet der måtte gå gjennom flere luftsluser for at ikke støv skulle ødelegge produksjonen.

Det viktigste er om det blir billigere elektronisk utstyr dersom transistorene blir enda mindre.

Endret 8. oktober 2016 av aanundo

[N o r e n g]

Blir det ikke litt feil å si at den mest avanserte halvlederelektronikken i dag produseres med en 14 nanometer produksjonsprosess, når IBM klarte å lage brikker nede i 7 nanometer for ett år siden?

 

Intels 14nm-prosess har en Transistor Fin Pitch på 42nm, det vil si at det er 42nm mellom hver gate, og Intel bruker to gates per "transistor".

Med tanke på at Intels "14nm"-prosess er den desidert mest tettpakkede hittil, så er det liten grunn til å tro at vi kommer til å slite med å få silisium-baserte kretser til å skalere videre i 10 år til

[Deimos_Anomaly]

"Et menneskehår er til sammenligning rundt 50 000 nanometer tykt, skriver Berkeley Lab i en artikkel på sine nettsider."

 

Artikkelen sier ingen ting om det som var et problem i microprosessoren sin barndom, nemlig at støv gjorde at fabrikker måtte stenge.

Allerede på 80-tallet var transistorene så små at de som jobbet der måtte gå gjennom flere luftsluser for at ikke støv skulle ødelegge produksjonen.

Det viktigste er om det blir billigere elektronisk utstyr dersom transistorene blir enda mindre.

Det har vært lagt mye ressurser i utvikling av utstyr for blant annet luftrensing / partikkelkontrol og vibrasjonsdempede bygninger / rom siden 80-tallet. Men ja; de som jobber der må fortsatt gå gjennom flere luftsluser for at ikke støv skal ødelegge produksjonen.

 

Prisen på elektronikk styres forøvrig av mye mer enn bare produksjonsprosessen for integrerte brikker. Det som er mest interessant er å få mer regnekraft på mindre areal og forhåpentligvis med lavere energiomsetning.

[TKongen]

Blir det ikke litt feil å si at den mest avanserte halvlederelektronikken i dag produseres med en 14 nanometer produksjonsprosess, når IBM klarte å lage brikker nede i 7 nanometer for ett år siden?

IBM har ingen fabrikker. Altså de kan ikke produsere annet enn lab-eksemplarer. Vel, de går nok sannsynligvis til Samsung og får dem til å lage disse brikkene uansett. IBM har samarbeid med Samsung om teknologi på dette området, som også betyr at de har et stort nettverk av universiteter involvert.

 

Slik som det er i dag er jo Samsung og TSCM sin 14 nm teknologi mindre tettpakket enn Intel sin teknologi. Og 14 nm er definitivt det minste som faktisk brukes til noe utfor en lab. Her er Intel nummer 1.

 

Slike artikler om folk på universiteter er også egentlig ganske lite troverdige. Intel er nr 3, og Samsung er nr 2 i verden i R&D. Det er tilnærmet umulig å starte opp med foundry bedrift og utfordre Intel/Samsung/TSCM. Kostnadene og teknologien som trengs gjør det til et håpløst prosjekt. Så det at to folk, som utvilsomt er veldig flinke, liksom skal kunne lage transistorer som er mye bedre enn disse selskapene som er så langt foran at konkurranse er håpløst? Spesielt når en vet at selskapene har tett kontakt med universiteter allerede. Jeg tror nok de som kom med dette vet godt at de ikke har funnet en måte å lage kommersielle 1 nm transistorer til store ASIC kretser. Hvis du ligger mange år foran alle andre, får du alle kontraktene, NVidia, AMD, Apple, Samsung, Qualcomm, HiSilicon osv. Jeg tror og det er EKSTREMT sannsynlig at Intel, TSCM og Samsung allerede har gjort dette, men selvfølgelig printer de ikke ut forskningen sin til alle...

 

"Et menneskehår er til sammenligning rundt 50 000 nanometer tykt, skriver Berkeley Lab i en artikkel på sine nettsider."

 

Artikkelen sier ingen ting om det som var et problem i microprosessoren sin barndom, nemlig at støv gjorde at fabrikker måtte stenge.

Allerede på 80-tallet var transistorene så små at de som jobbet der måtte gå gjennom flere luftsluser for at ikke støv skulle ødelegge produksjonen.

Det viktigste er om det blir billigere elektronisk utstyr dersom transistorene blir enda mindre.

Det viktigste med mindre transistorer er ytelse og strømforbruk, for å få bedre SoCer. Spesielt i starten er aldri nye, krympede transistorer billigere. Så du kan selvfølgelig spare penger ved å gå for større transistorer. Du kan og få 1/100 del av ytelsen, sammen med 50% økt strømforbruk. Krymping av transistorer har vært en essensiell og stor bidragsyter til lavere effektforbruk og høyere ytelse i lange tider.

 

Med prossesorarkitekturer (ARM, x86) som begynner å nærme seg full utnyttelse, der der er lite å hente per generasjon, og en krympeprosess som sakker mye ned, så er det definitivt en utfordring å finne måte å øke prosseseringskraft.

 

De har funnet måter om dette problemet innen flash lagring og RAM eksempelvis. Samsung gikk tilbake til 45 nm produksjonsteknikk for sine 3D V-NAND SSDer, men de andre var på cutting edge, rundt omkring 14 nm. Billigere og (bare for flash, ikke for CPUer) bedre med større transistorer. Og når du stabler i høyden på den måten er ikke det økte arealforbruket et problem. Å gjøre det med CPUer derimot vil tvilsomt virke. Spesielt siden programmer ikke automatisk støtter flere kjerner. Lite poeng i 16 kjerner til vanlig bruk liksom.

[asicman]

Imec gjorde tape-out av en 5nm test chip for ca. 1 år siden.

[1P4XZQB7]

Må si jeg er lett imponert over å lære at "Elektroner som beveger seg gjennom silisium er lettere [ enn de ] som beveger seg gjennom molybdendisulfid." Det må åpenbart være feil hva vi tidligere har trodd, at elektroner har en konstant masse på 9.10938356×10^−31 kg . Men i kvantemekanikken er jo alt lov. Og sånn går no dagan.

 

• https://en.wikipedia.org/wiki/Electron

[Kurt Lekanger]

Må si jeg er lett imponert over å lære at "Elektroner som beveger seg gjennom silisium er lettere [ enn de ] som beveger seg gjennom molybdendisulfid." Det må åpenbart være feil hva vi tidligere har trodd, at elektroner har en konstant masse på 9.10938356×10^−31 kg . Men i kvantemekanikken er jo alt lov. Og sånn går no dagan.

 

• https://en.wikipedia.org/wiki/Electron

 

Må innrømme at dette er noe jeg ikke kan nok om – men refererer kun til det Berkeley Lab selv skriver: "Both silicon and MoS2 have a crystalline lattice structure, but electrons flowing through silicon are lighter and encounter less resistance compared with MoS2. That is a boon when the gate is 5 nanometers or longer. But below that length, a quantum mechanical phenomenon called tunneling kicks in, and the gate barrier is no longer able to keep the electrons from barging through from the source to the drain terminals. This means we can’t turn off the transistors,” said Desai. “The electrons are out of control. Because electrons flowing through MoS2 are heavier, their flow can be controlled with smaller gate lengths."

 

Hele artikkelen her: http://newscenter.lbl.gov/2016/10/06/smallest-transistor-1-nm-gate/

[Faller]

 

Blir det ikke litt feil å si at den mest avanserte halvlederelektronikken i dag produseres med en 14 nanometer produksjonsprosess, når IBM klarte å lage brikker nede i 7 nanometer for ett år siden?

snip

 

Slike artikler om folk på universiteter er også egentlig ganske lite troverdige. Intel er nr 3, og Samsung er nr 2 i verden i R&D. Det er tilnærmet umulig å starte opp med foundry bedrift og utfordre Intel/Samsung/TSCM. Kostnadene og teknologien som trengs gjør det til et håpløst prosjekt. Så det at to folk, som utvilsomt er veldig flinke, liksom skal kunne lage transistorer som er mye bedre enn disse selskapene som er så langt foran at konkurranse er håpløst? Spesielt når en vet at selskapene har tett kontakt med universiteter allerede. Jeg tror nok de som kom med dette vet godt at de ikke har funnet en måte å lage kommersielle 1 nm transistorer til store ASIC kretser. Hvis du ligger mange år foran alle andre, får du alle kontraktene, NVidia, AMD, Apple, Samsung, Qualcomm, HiSilicon osv. Jeg tror og det er EKSTREMT sannsynlig at Intel, TSCM og Samsung allerede har gjort dette, men selvfølgelig printer de ikke ut forskningen sin til alle...

 

"Et menneskehår er til sammenligning rundt 50 000 nanometer tykt, skriver Berkeley Lab i en artikkel på sine nettsider."

 

Artikkelen sier ingen ting om det som var et problem i microprosessoren sin barndom, nemlig at støv gjorde at fabrikker måtte stenge.

Allerede på 80-tallet var transistorene så små at de som jobbet der måtte gå gjennom flere luftsluser for at ikke støv skulle ødelegge produksjonen.

Det viktigste er om det blir billigere elektronisk utstyr dersom transistorene blir enda mindre.

snip..

 

Bare spørsmål: hvem er nr 1 på R&D?

[TKongen]

Volkswagen

 

http://www.strategyand.pwc.com/global/home/what-we-think/innovation1000/top-20-rd-spenders-2015

[Thahveigh-a]

 

Må si jeg er lett imponert over å lære at "Elektroner som beveger seg gjennom silisium er lettere [ enn de ] som beveger seg gjennom molybdendisulfid." Det må åpenbart være feil hva vi tidligere har trodd, at elektroner har en konstant masse på 9.10938356×10^−31 kg . Men i kvantemekanikken er jo alt lov. Og sånn går no dagan.

 

• https://en.wikipedia.org/wiki/Electron

 

Må innrømme at dette er noe jeg ikke kan nok om – men refererer kun til det Berkeley Lab selv skriver: "Both silicon and MoS2 have a crystalline lattice structure, but electrons flowing through silicon are lighter and encounter less resistance compared with MoS2. That is a boon when the gate is 5 nanometers or longer. But below that length, a quantum mechanical phenomenon called tunneling kicks in, and the gate barrier is no longer able to keep the electrons from barging through from the source to the drain terminals. This means we can’t turn off the transistors,” said Desai. “The electrons are out of control. Because electrons flowing through MoS2 are heavier, their flow can be controlled with smaller gate lengths."

 

Hele artikkelen her: http://newscenter.lbl.gov/2016/10/06/smallest-transistor-1-nm-gate/

I faste stoff bruker man "effektiv mass", som er en størrelse som gjør at man kan beskrive elektronet som om det var fritt (ikke i et fast stoff), og den effektive massen sørger for effekten av resten. Effektiv massen kan i noen tilfeller være negativ! Som sagt av andre: i kvantemekanikk kan alt skje...

[Faller]

Volkswagen

 

http://www.strategyand.pwc.com/global/home/what-we-think/innovation1000/top-20-rd-spenders-2015

 

Jeg hadde faktisk aldri gjettet at det var Volkswagen som var størst på R&D. Takk for svar

[Pseudopod]

Selv om samsung bruker nest mest på R&D i verden, så betyr vel ikke det at alt de bruker på R&D er for elektronikk? De har jo et enormt bredt produktportefølje.

[TKongen]

Selv om samsung bruker nest mest på R&D i verden, så betyr vel ikke det at alt de bruker på R&D er for elektronikk? De har jo et enormt bredt produktportefølje.

De ligger under kategorien "Electronics and Computing" Da tolker jejg det slik at de regner Samsung Electronics. Det er det de fleste her omkring mener når de snakker om Samsung. Du kan f.eks se overskrifter om at aksjekursen til Samsung er opp eller ned. Det er jo umulig, da det ikke finnes et selskap som heter Samsung. Det er mange selskaper. Ser du på største selskaper hos forbes ol er det og Samsung  Electronics som er det store. Andre selskaper deler Samsung navnet, og noen gjør ikke, men de er del av Samsung gruppen. Det betyr ikke at de innhenter tall og legger dem sammen for alle selskaper i Samsung gruppen. Det er nemlig ikke nødvendigvis offisielt bindeledd mellom alle selskapene.

 

Jeg vet ikke helt den økonomiske årsaken bak, men Samsung og andre store selskaper i Korea er eid og organisert strukturelt på ganske unikt måte. Hvem som egentlig bestemmer er det kun de på innsiden som vet. Har og sett artikler som påstår CEO av Samsung Electronics bestemmer over selskapet selv om han bare eier et par prosent. I virkeligheten eier han langt mer. Du må se på et enormt kryssnett av hvem som eier hva hvor. Samtidig må du se på personlige relasjoner. En person eier ikke alt alene. Samtidig har tilfeldige aksjonærer lite de skulle sagt, da de er i mindretall.

 

Så bare det å finne ut hva som er "Samsung" er vanskelig nok i seg selv. Så er rimelig sikker på at dette er utelukkende Samsung Electronics

[TKongen]

Dessuten jeg kan garantere deg at uansett så er kostnadene forbundet med all slags produksjon av små transistorer, som betyr NAND, RAM, SoCer ol alt er EKSTREMT R&D intensivt. Du MÅ bruke mye penger, eller gi opp. Enten eller. Det er rett og slett enormt mye arbeid som må gjøres for å få det til. 

 

I dag har vi 3 high end foundries, og 4 RAM/NAND(SSD) selskaper. Samsung er unik med at de er i alle 3 kategorier. Innenfor alle kategorier så er det jo tilnærmet umulig å etablere seg. R&D kostnadene er for høye, de mangler for mye teknolog (henger sammen med punkt 1) og fabrikkene er altfor stor investering.

 

Men om du har 100 milliarder dollar liggende til et startup selskap som kanskje ikke lykkes engang....

[Pseudopod]

Er samsung styrt på en måte som kan sammenlignes med japanske "zaibatsu"?

[TKongen]

Visste ikke helt hva Zaibatsu var, så leste litt opp på det nå. Interessant lesing

 

Korte svaret er vel egentlig ja, men en del viktige forskjeller.

 

Først litt kort forenklet historie:

Etter Korea-krigen var Sør-Korea blant de fattigste i verden, den nye diktatoren (som kastet demokratiet som ikke gjorde noe) ville ha sosialisme. USA sa nei, da de ikke ville ha kommunisme, og for dem er det jo det samme. Så da sa diktatoren Park Chung Hee ok, la oss ha fri kapitalisme. Han fant familier som gjorde det veldig bra og ga dem fordeler. Det gjorde at disse selskapene vokste seg store, og ledet veksten i landet.

 

De hindret folk fra å organisere seg, holdt lønningene lave, men dette var i samarbeid med staten for å oppnå hurtig vekst. De ansatte og mer folk enn de trengte slik at folk ikke skulle være arbeidsledige, fordi staten sa de måtte (minner om kommunisme?). Staten forbød dem derimot å ha noen tilknytting til en bank. Nettopp pga av Zaibatsuene sin makt. Det å nekte dem bankdelen gjorde dem mye mer avhengig av staten for kapital, og svekket makten deres mye. De hadde heller ingen innflytelse over militære eller noen offisiell politisk makt. Jeg mener det var tross alt militærdiktatur.

 

Med velstandsøkningen kom derimot til slutt høyere lønninger, og misnøye med å leve i diktatur, og landet ble demokratisk. Så da fungerer ikke slik favorisering så bra lengre, men mye ligger fortsatt igjen. Dette er ikke mange tiår siden! Selv om finanskrisen i 1997 hjalp landet å svekke makten til disse selskapene.

 

Egentlig er systemet mye likere det moderne Keiretsu systemet i Japan (som da kom etter det koreanske systemet som ellers kalles chaebol). Alle selskapene eier deler av andre selskaper. Samtidig eier familiemedlemmer deler av forskjellige selskaper. Samsung sitt holding selskap er faktisk Samsung Everland Inc. Samsung Everland er Sør-Koreas største fornøyelsespark Og det er det Samsung Everland holder på med, i tillegg til å eie deler av masse andre Samsung selskaper. Likevel, familien eier ikke 100% av holding selskapet heller. Slik som Zaibatsu. Et sitat fra WSJ:

"Mr. Lee has control over more than 70 Samsung affiliates through a complex web of cross-shareholdings, including a 3.7% stake in Samsung Everland."

http://www.wsj.com/articles/samsung-group-holding-company-plans-ipo-1401759926

Og nå er altså Holding selskapet på børsen. Hvis du ser på aksjefordelingen av Samsung Electronics, så er over 50% av aksjene eid av utelandske personer/selskaper:

http://www.samsung.com/us/aboutsamsung/investor_relations/stock_info/ownership_structure.html

Så de har definitivt ikke stålkontrollen over selskapet som Zaibatsuene hadde, heller ikke monopolene som de hadde, ikke bankene som de hadde, ikke militærinnflytelsen, ikke den politiske innflytelsen.

 

CJ Group er ellers også en del av Samsung familien. Lee Byung Chul started Samsung, men ga nesten hele selskapet til sin 3. sønn Lee Kun Hee. De to andre brødrene saksøkte han siden de bare fikk CJ group, men tapte. Så det finnes ingen automatikk i at familie arver bedriften. De har og mange aksjonærer å svare til, så det fungerer ikke å ha en veldig inkompetent leder, bare fordi det er familie. 

 

Hyundai er et eksempel på finanskrisen i 1997. De var størst i Sør-Korea, men ble splittet av regjeringen etter finanskrisen.  Ikke fordi de var skyld i finanskrisen, men de var for mektige. Som er den store negative siden med disse konglomeratene, og som de unngikk i stor grad av erfaring fra nettopp Zaibatsu i Japan. (Husk alle disse grunnleggerne vokste opp i Japansk okkupert Korea, og om de gikk på skole, så var den japansk, militærakademiene var også japanske. )