Rotterace mot 7-nm-brikker

Dagens Intel-brikker av den såkalte Kaby Lake-generasjonen produseres med 14-nanometers produksjonsprosess, og Intel er nå klar til å krympe prosessorene ytterligere ned til lederbredder på 10 nanometer.

Fra 14 til 10 til 7 nm

Men samtidig forbereder Intel seg på enda en ny generasjon, som blir prosessorfabrikker som greier å produsere prosessorer på 7 nanometer. Intel varsler nå at selskapet vil etablere en prøvefabrikk for 7-nanometerproduksjon i løpet av året, men noen produksjon i større volum blir det imidlertid ikke snakk om før om to-tre år, ifølge IDGs nyhetstjeneste.

7-nanometerbrikker kan by på radikale designendringer sammenlignet med dagens prosessorer. Krympingen vil gi mye mer strømeffektive prosessorer, og med nye typer produksjonsmateriale, som galliumnitrid, mye brukt i lysdioder, kan resultatet bli svært raske bærbare pc-er med mye lengre batteritid enn i dag.

Intel ikke alene

Men Intel er ikke alene om å forberede seg på den neste prosessorgenerasjonen. Konkurrenter som Globalfoundries og Samsung er godt i gang med å forberede seg til 7-nanometerproduksjon. Globalfoundries vil starte å produsere 7-nanometerprosessorer i 2018, og det britiske prosessordesignfirmaet ARM, som står sterkt i mobilmarkedet, har allerede sluppet verktøy til å designe 7-nanometerprosessorer.

Globalfoundries samarbeider for øvrig tett med IBM, som produserte sine første 7-nanometerprosessorer i fjor etter å ha vist frem prototyper i 2015.

I mobilbransjen er det imidlertid 10-nanometerdesign som står i fokus akkurat nå, for eksempel med Intel-konkurrenten Qualcomms 10-nanometerprosessor Snapdragon 835. Denne er 35 prosent mindre og bruker 25 prosent mindre strøm enn forrige prosessorgenerasjon, hevder Qualcomm.

California-firmaet Qualcomm samarbeider tett med blant andre Samsung, som ifølge Trusted Reviews skal ha sikret seg hele den første batchen av Snapdragon 835-brikken til bruk i sitt neste mobiltelefonflaggskip, Galaxy S8. Prosessoren ble kunngjort i november i fjor.

Kampen om Moores lov

Prosessorfabrikantene slåss imidlertid ikke bare seg imellom, men også om å henge med på utviklingen slik den er formulert i Moores lov.

«Loven» ble i sin tid formulert av en av Intels gründere, Gordon Moore, som i 1965 spådde at antall komponenter per integrert krets ville dobles hvert år.

Senere er spådommen moderert og justert noe, etter at daværende Intel-sjef David House i 1975 formulerte spådommen som at brikkeytelsen ville fordobles hver 18. måned som en kombinasjon av flere og raskere transistorer. En del snakker også om et noe utvidet tidsaspekt, på 18 til 24 måneder.

Moores lov har vært gyldig nesten frem til i dag. Vi har imidlertid sett tegn til en viss svekkelse de siste fem årene. Denne utviklingen startet med introduksjonen av 22-nanometerprosessorer i 2012 og 14-nanometerprosessorene som brukes i dag.

Gordon Moore, som nå er 88 år gammel, fremholdt i 2015 at han trodde Moores lov ville dø i løpet av det neste tiåret. Grunnen er at det er fysisk umulig å presse sammen så mye mer ytelse og så mange flere funksjoner på stadig mindre prosessorbrikker.

Dagens 14-nanometersprosess viser tydelig at dette er i ferd med å bli en uoverkommelig utfordring. I løpet av hver produksjonssyklus på en angitt dimensjon har Intel tidligere utviklet to nye brikketeknologier, men har nå måttet bryte dette mønsteret med å lage tre teknologigenerasjoner basert på 14-nanometerprosessen – Broadwell, Skylake og nå Kaby Lake.

Kostnad eller ytelse?

Intel har derfor begynt å tolke Moores lov mer i retning av kostnad i stedet for ytelse, altså at nedskalering av brikkestørrelsen vil gi så og så mye lavere pris per transistor enn før. Dette er en viktig del av Moores lov, skriver IDGs nyhetstjeneste.

Intel har håp om at den kommende 7-nanometerprosessen vil løse noen av utfordringene som man har slitt med i forbindelse med 14- og 10-nanometerprosessene.

For eksempel har Intel antydet at nye produksjonsverktøy basert på ekstrem ultrafiolett-litografi (EUV) vil gjøre det lettere å produsere mye mindre komponenter. Innføringen av slik produksjonsteknologi, der EUV-lys brukes til å gravere mikroskopiske mønstre på en prosessorbrikke, er imidlertid blitt utsatt flere ganger.

Intels hensikt med å bygge en prøvefabrikk for 7-nm-teknologi i år er å teste ut nye produksjonsmetoder for å kunne begynne å bestille produksjonsutstyr til de nye fabrikkene, sier en analytiker til IDGs nyhetstjeneste.