Tecnologias de microeletrônica nos dedos: Lei de Moore, o marketing se move e por que os nanômetros não são os mesmos agora. Parte 3

Na terceira parte, o autor do artigo original discute Zelenograd, a memória e o significado da miniaturização nos dedos.

Exoneração de responsabilidade: Era uma vez uma vez que escrevi artigos sobre fabricação de chips e, na série de artigos "Inside Look", até olhei dentro deles, ou seja, O tópico é extremamente interessante para mim. Naturalmente, gostaria que o autor do artigo original o publicasse no Habré, mas em relação ao emprego, ele me permitiu transferi-lo para cá. Infelizmente, as regras do Habr não permitem copiar e colar diretamente, então adicionei links para fontes, imagens e um pouco de mordaça e tentei endireitar o texto um pouco. Sim, eu conheço e respeito os artigos ( 1 e 2 ) sobre esse tópico da amartology .

Resumo dos episódios anteriores

Então, o que aprendemos da primeira e da segunda partes?

Até o início dos anos 2000, a principal prioridade na produção de microcircuitos para computadores era reduzir o tamanho dos elementos (transistores). A miniaturização tornou possível acomodar mais transistores por chip, o que reduziu o custo médio de um único transistor em um microcircuito e permitiu aumentar as frequências de clock, além de integrar mais funcionalidades em um chip. Este último reduziu a necessidade de acesso externo a um barramento externo lento. O tamanho dos transistores se correlacionou quase linearmente com a chamada norma de processo tecnológico: com uma diminuição da tecnologia em 2 vezes, as dimensões lineares dos transistores também diminuíram em 2 vezes e a área - em 4 vezes. A estrutura física dos próprios transistores não mudou, os tamanhos foram simplesmente reduzidos.

Desde o início dos anos 2000, as limitações físicas começaram a afetar. O tamanho dos transistores não depende mais linearmente da tecnologia. E quanto menos nanômetros foram declarados no processo tecnológico, mais fraco isso afetou o tamanho real dos elementos. Cada passo na redução do tamanho da tecnologia agora é acompanhado por uma mudança na física do processo. Além disso, quando a miniaturização começou, os efeitos colaterais começaram a aparecer na forma de um aumento nas correntes de vazamento e um aumento no consumo de energia espúria. Isso pôs fim ao aumento adicional da velocidade do clock do processador. Durante os anos 2000, um glanders silencioso, uma mudança de prioridades ocorreu. Agora, a principal tarefa dos projetistas não era reduzir o tamanho dos transistores, mas reduzir as correntes de vazamento. O resultado dessa política foi a transição de transistores planos para granel.

Uma das manifestações da complexidade dos processos tecnológicos tem sido o aumento do custo do cristal a cada redução na tecnologia. O custo de produção dos chips varia de acordo com o mesmo cronograma - imediatamente após o lançamento de uma nova tecnologia de processo, o preço é máximo devido ao baixo rendimento de chips adequados, custos de projeto e otimização. À medida que a produção é depurada, o preço de custo diminui, o rendimento de chips adequados aumenta. O preço mínimo no final do ciclo é antes da descontinuação. Anteriormente, o custo de um microcircuito, por exemplo, de acordo com o processo tecnológico de 3 e 1,5 mícrons, era o mesmo no mesmo estágio do ciclo de vida. E como o número de transistores na mesma área aumentou 4 vezes, o preço de um transistor diminuiu 4 vezes.



Após ficar abaixo de 130 nm, o custo dos chips começou a aumentar devido à complexidade dos processos tecnológicos. No entanto, devido a um aumento na densidade de transistores, o custo por um transistor continuou a diminuir. Por isso, durou até a tecnologia 28/32 nm. Além disso, cada passo recebeu tudo com um alto custo do chip, e o tamanho real dos transistores foi reduzido cada vez menos. Como resultado, um transistor em um microcircuito com uma norma de 22 nm ou menos custa mais que uma norma de 28 nm ( navegado! ).

Sobre Zelenograd

Acima de tudo, as pessoas estão interessadas, é claro, na situação com a microeletrônica russa. Infelizmente, não é forte nos assuntos de Zelenograd. Tudo o que sei é que em 2014 a Mikron comprou uma linha tecnológica de 90 nm da STMicroelectronics francesa, pouco antes da crise. E então, por si só, foi atualizado para os padrões da tecnologia de processo de 65 nm. Acho que os franceses realmente não gostaram. A transição para 65 nm foi relatada no final de 2014. Lotes experimentais produzidos periodicamente. Não sei se eles entraram na série ( Nota: parece que sim - para memória ). No entanto, existem meio soberano 65 nm na Rússia.

Nota: sobre Mikron , o BarsMonster deu um excelente texto , um pouco mais aqui , mais alguns artigos ( 1 e 2 ) sobre o tópico da amartology .

O principal problema é que 65 nm não eram muito populares. Para a produção principal de Micron, 90 nm e 180 nm são suficientes, e até - oh, horror! - completamente soberano a 250 nm. Alguns microcircuitos de defesa ainda são produzidos usando tecnologias de 3-5 mícrons ( Nota: especialmente no espaço, onde a confiabilidade é importante, não a velocidade). Simplesmente, quanto maiores os transistores, maior a imunidade a interferências e radiação ( UPD: artigo sobre a resistência à radiação de circuitos com uma opinião diferente). E, por regra, não é necessário um poder de computação ultragrande para chips especializados.

Por outro lado, é mais lucrativo encomendar a produção de processadores modernos em Taiwan e na China de acordo com tecnologias de 28 nm ou menos ( nota: e novamente dizemos olá para Baikal ). Nesse caso, o desenvolvimento da arquitetura e da topologia é completamente russo, mas a fabricação de cristais ocorre nas fábricas de Taiwan. Muitos têm vergonha de dizer que esses não são exatamente nossos processadores. Como garantia, podemos dizer que quase todos os líderes mundiais estão na mesma situação. A produção própria de semicondutores permaneceu apenas com a Intel. Marcas como AMD, Apple, NVidia, Qualcomm, IBM e outras são fabricadas nas fábricas da TSMC ou da Samsung. Assim, a AMD em 2009 levou sua produção para uma empresa separada, GlobalFoundries, que foi comprada pelos árabes. Eles não dominavam os mais recentes padrões tecnológicos e se recusavam a participar do desenvolvimento do processo técnico de 7 nm, concentrado nos processos técnicos "mais maduros". Agora eles estão em um estado pré-falido, programado para cerca de 2024 , e os engenheiros estão prontos para levar a IBM para si .

No final de 2018, em Mikron, eles confirmaram seus planos de criar sua própria produção de 28 nm em Zelenograd. Eles planejam implantar a produção já em 2022 em uma nova fábrica construída do zero. A realidade dos prazos está em grande dúvida, embora, é claro, seria bom. 28 nm já é um nível diferente de produção e design, permitindo iniciar a produção de produtos fundamentalmente novos. Mas mais sobre isso abaixo.

Em geral, a situação na microeletrônica russa não é tão podre quanto parece. Dado que há 12 anos, o processo de fabricação "mais fino" do país era de 800 nm, mesmo os atuais 250 nm totalmente russos não parecem tão ruins. Há rumores de que eles dominaram a tecnologia do “silício esticado”, mudaram de chapas de 150 mm para 200 mm e montaram a produção de suas próprias máscaras fotográficas. O principal problema continuará sendo a demanda insuficiente e a concorrência com as importações, o que de forma alguma possibilita atingir pelo menos zero rentabilidade.

Tentativas estão em andamento para dominar algo inovador. Por exemplo, fotolitografia em ultravioleta profundo (litografia EUV).

Nesse sentido, a história da empresa holandesa “Mapper Lithography” é interessante ( BarsMonster escreveu sobre isso , bem como um artigo de CorneliusAgrippa ). A empresa é especializada em equipamentos e sistemas para litografia eletrônica de caminhos múltiplos (MEL).

A litografia eletrônica permite que você trabalhe com resoluções em frações de nm, mas é muito intensivo em energia e lento. Com ele, faça máscaras fotográficas para litografia óptica. Normalmente, um feixe de elétrons é usado, o que irradia toda a área. O uso do MEL aceleraria significativamente o processo, embora o consumo de energia da instalação tenha aumentado significativamente.

Os holandeses tentaram trazer MEL à produção em massa. Pelo menos para microcircuitos de pequena escala, onde a criação de um conjunto de máscaras fotográficas não compensa. I.e. onde é mais barato aplicar o padrão diretamente ao silício do que fazer um conjunto de máscaras e depois carimbar os microcircuitos usando a litografia óptica. E aqui Mapper encontrou pessoas com a mesma opinião na pessoa de RosNano. Em 2012, eles celebraram um contrato para a construção de fábricas em Moscou e São Petersburgo. A fábrica em Moscou foi inaugurada em 2014 e no mesmo ano iniciou a produção de lentes eletrônicas.

Ainda não há uma questão de rentabilidade, mas as próprias tecnologias estão e estão se desenvolvendo. Considerando o aumento do preço dos processos de fotolitografia, o MEL pode se tornar igual no tempo em relação ao custo. Infelizmente, os investimentos da RosNano não salvaram a própria Mapper Lithography. A empresa foi comprada pela holandesa ASML , maior fabricante mundial de máscaras fotográficas e sistemas de fotolitografia. A filial da MEL foi fechada, os funcionários do Mapper foram empurrados em outras direções ( nota: como existem atendentes no EUV que Golias não suporta dois). Agora, no mundo, existem apenas 2 jogadores que continuam a desenvolver o MEL - American Multibeam e o RusNano.

Onde são necessários pequenos nanômetros?

Considere o maior fabricante contratado de microeletrônica - o TSMC de Taiwan. Aqui está o relatório para o 2º trimestre de 2018:



Como você pode ver, os processos mais delicados representam apenas 38% da receita da empresa e 19% representam 90 nm ou mais. O alemão X-FAB , por exemplo, geralmente usa tecnologias de apenas 130 nm e superior, e não sofre com isso.

Considere as principais áreas da eletrônica moderna:

1. Eletrônica de Potência Aqui, processos sutis não são apenas desnecessários, mas até impossíveis. Como eles funcionam apenas em tensões na região de 1 V. Para os eletrônicos de potência, são necessárias outras concentrações de impurezas e tamanhos de camada vertical. O próprio conceito de norma de processo tem um significado diferente. É calculado, não com base no menor tecnologicamente possível, mas decorre de tensões operacionais e densidade de corrente. As dimensões dos elementos de potência são calculadas com base na força da corrente de pico.
   Nota: Estando na fábrica da ABB na gloriosa cidade de Lenzburg, fiquei agradavelmente surpreso com a ampla variedade de produtos que eles produzem e com a forma como fazem a análise de falhas de conversores de corrente quebrados.
2. Eletrônica industrial. Estes são vários microcontroladores industriais e sistemas de controle mecânico. Como regra, eles trabalham com tensões que variam de vários volts a dezenas de volts. As tecnologias de trabalho geralmente são de 130 nm. A eletrônica industrial não requer bilhões de transistores e centenas de MB de cache, pois geralmente um conjunto limitado de operações é realizado. Os microcontroladores são mais especializados que os microprocessadores para sistemas de computação. Parte do código e das instruções lá são "conectadas" ao próprio cristal no estágio de fabricação e não são carregadas programaticamente. Graças a isso, eles trabalham mais rápido em operações nativas. A coisa mais importante aqui é a confiabilidade.
3. Militar, eletrônica espacial e resistente à radiação. Aqui, a tecnologia começa a partir de 250 nm. Menos é simplesmente impossível, porque com uma diminuição no tamanho dos transistores, o número de falhas devido aos efeitos da radiação e da interferência aumenta acentuadamente. Assim como a eletrônica industrial, esses são geralmente microcircuitos especializados com requisitos de desempenho mais baixos.
4. Eletrônicos de consumo e automóveis. Circuitos analógicos, analógico para digital e microcircuitos digital para analógico. A tendência aqui é a combinação de todas as funcionalidades (digitais e analógicas) em um cristal. Além de transistores de potência naturalmente. Por exemplo, TVs de chip único. O problema aqui é que, como regra, o número de transistores necessários é pequeno. Para o funcionamento normal do dispositivo, dezenas de milhares de transistores são suficientes para os olhos. Com tecnologias menores que um mícron, toda a área que ocupam é uma fração de um milímetro quadrado. Frequentemente, as almofadas de contato para conclusões ocupam mais área do que a própria lógica. Portanto, eles estão tentando colocar tudo o que é possível nesses microcircuitos - um relógio eletrônico com despertador, um receptor de rádio e outras funções laterais no chip da máquina de lavar. O custo é quase o mesmo. Não há sentido em se preocupar com pequenos nanômetros em tal situação. Além disso, existem limitações devido à presença de transistores bipolares analógicos e correntes operacionais perceptíveis. Não faz sentido usar menos de 90 nm, mesmo na parte digital ( UPD: CMOS de 28 nm para amartology para ADC e DAC ). A situação pode mudar com a disseminação da Internet das Coisas (IoT).
5. Etiquetas RFID. São chips para diferentes cartões, chaves eletrônicas e etiquetas de produtos. Eles consistem em um pequeno microcircuito e uma antena de filme. O microcircuito é composto de memória reprogramável baseada em CMOS e controle de potência induzido em transistores bipolares. O tamanho do cristal é menor que 1 mm ² . O número de transistores geralmente é pequeno, não há potência constante. Portanto, os requisitos para o baixo custo de um transistor e o consumo de energia não são relevantes. O principal é a duração do armazenamento do valor da memória no modo passivo. Como já escrevi, a taxas abaixo de 130 nm, as correntes de fuga aumentam e, consequentemente, nas células o valor pode ser perdido. Processos tecnológicos abaixo de 90 nm não são apenas irrelevantes, eles são prejudiciais.
   Nota: a análise de RFID está aqui e em breve haverá um pouco mais de hickporn.
6. Engenharia de Computação. Processadores, memória, controladores. Em valor, essa é a maior parte do mercado de eletrônicos modernos. Aqui está a regra: quanto mais transistores no chip, melhor. Diferentemente dos controladores especializados, todo o conjunto de comandos e instruções é carregado programaticamente. Daí os requisitos de alto desempenho - o preço da versatilidade.

As empresas russas são capazes de ( nota: com reservas e exageros) produzir os 5 primeiros grupos de microcircuitos, exceto a IoT. É verdade que, em termos de rotatividade de mercado em dinheiro, eles são coletivamente muito inferiores ao sexto grupo.

O significado da miniaturização

Alguns estavam interessados: por que é tão importante empurrar o máximo de transistores por unidade de área? O que torna difícil apenas fazer um cristal maior ou fazer 2 cristais em vez de um.

Para a tecnologia de computadores, isso é muito importante. Nas frequências modernas, há uma limitação física no tamanho do cristal. Esta é a velocidade da luz, é a velocidade de propagação de um sinal elétrico. A velocidade é de apenas 300 milhões de metros por segundo ( aprox.: É para vácuo e é ligeiramente menor pela constante dielétrica, devido à propagação no meio). Em um processador com uma freqüência de clock de 3 GHz, um sinal elétrico corre 10 cm por ciclo. Além disso, não apenas os transistores devem mudar de estado por ciclo, mas todos os transientes também devem suportar. Para fazer isso, você precisa de um estoque de pelo menos 3 vezes. I.e. o transistor mais distante do cristal não deve estar a mais de 3 cm do gerador de clock. O gerador é colocado no centro do chip, o que significa que todo o circuito deve caber em um círculo com um raio de 3 cm do centro do chip (você pode verificar no seu PC;)). Para um cristal de formato quadrado, obtemos um tamanho máximo de 4x4 cm. Quanto maior a frequência, menores os tamanhos limitantes.

Dissipador de calor Quanto maior o cristal, mais difícil é remover o calor do centro. E isso é preocupante.

Quanto menores as dimensões lineares dos transistores, menor a capacitância dispersa e os transientes mais rápidos. Assim, maior velocidade e menor corrente de recarga.

Agora, por que um processador com 4 milhões de transistores, por exemplo, é melhor que 4 processadores com 1 milhão de transistores cada? Para iniciantes, a questão do preço. Um cristal com 4 milhões de transistores custará um pouco mais do que um cristal com 1 milhão de transistores. Uma vez que eles são criados em um único processo técnico. Além do chip, o microcircuito também consiste em uma caixa e pinos de ouro de um cristal. E ouro não é metal barato. Convencionalmente, para um milionésimo de microcircuito, são necessários 300 contatos (1200 para 4 microcircuitos), para um milionésimo de um - 308. O benefício é óbvio.

Então, 4 microcircuitos interagem entre si através de um barramento externo, e é várias vezes mais lento que a frequência do relógio do próprio processador (veja o parágrafo sobre a velocidade da luz). Nota: sim, existe uma solução da AMD com Infinity Fabric , mas esse é um problema separado. Acontece que quatro processadores podem funcionar apenas no modo de tarefas isoladas. Enquanto quatro núcleos dentro de um único chip podem funcionar como um cluster, distribuem rapidamente tarefas e trocam na velocidade do clock do processador.

Portanto, o desejo de tornar os transistores o mínimo possível e de enfiar no cristal tudo o que pode ser racionalmente justificado.

Perspectivas

Acontece que, com os cinco primeiros grupos de microeletrônica na Rússia, tudo não é tão ruim. Problemas com lucratividade e preço, mas existem oportunidades tecnológicas. Computar é mais difícil. Obviamente, você pode fabricar Baikal ou Elbrus usando a tecnologia de 65 nm. Esta é a era do Intel Pentium 4 ( pichal! ). Mas somente com essas escassas séries o custo será proibitivo. Ou, como opção, venda abaixo do custo às custas do orçamento. E o figo? Até que eles cubram a oportunidade, é mais fácil e barato produzir em Taiwan (o que, de fato, está sendo feito).

Com acesso ao nível mundial e grandes séries, parece uma escuridão sem esperança. Mas aqui um raio de luz apareceu. Está associado ao advento de novos tipos de memória eletrônica. Para explicar por que o otimismo está conectado, você precisará entrar um pouco nos detalhes técnicos.

Os principais tipos de memória eletrônica

RAM estática ou SRAM .
De fato, este é um circuito de transistor para transistores de efeito de campo de qualquer transistor, MOSFET, JFET, BJT, HEMT. Gatilhos lógicos conhecidos.



Uma célula de memória com seis transistores é padrão. Embora existam 8 e 10 transistores.



Graças ao feedback cruzado interno, ele armazena seu estado mesmo na ausência de um sinal na entrada. Enquanto houver comida, é claro. Os mesmos transistores MOS são usados, eles consomem apenas a corrente de comutação quando os valores mudam. Em um estado estático, apenas a corrente de fuga perdida é consumida.

Prós - alta velocidade de leitura e gravação (no nível da freqüência do relógio), baixo consumo de energia, clareza no armazenamento de valor, tecnologia padrão
Contras - volatilidade, grande área ocupada no chip.

Geralmente usado como um cache do processador interno. Também são produzidos chips SRAM separados, mas agora são mais exóticos.

Memória de acesso aleatório dinâmico ou DRAM .
A célula de memória dinâmica é um transistor CMOS levemente modificado:



A diferença do transistor MOS padrão é que o contato com o dreno não está conectado ao barramento, mas é transformado em um pequeno capacitor de filme fino plano Metal - Dielétrico - Silício. Se o capacitor estiver carregado - lógico "1", não carregado - lógico "0". Todo o gerenciamento de células é realizado pelo circuito de controle - o controlador. As células de memória são combinadas em linhas e colunas, formam uma matriz plana. As linhas são combinadas por portões, colunas por fontes.

Ao gravar, uma voltagem é aplicada ao obturador, o transistor é aberto. Se a tensão for fornecida à fonte do controlador neste momento, a corrente aparecerá e o capacitor será carregado. Sem voltagem, sem carga. A gravação continua em toda a linha ao mesmo tempo.

A leitura é semelhante, apenas o controlador está no modo de leitura. A voltagem é aplicada aos portões. Se o capacitor foi carregado, a corrente fluirá (lógico 1); se não for carregada, não haverá corrente (lógico 0). A linha inteira também é lida de uma só vez. Após a leitura dos capacitores descarregados, todas as células são definidas como 0. Com base nos dados recebidos, o controlador reescreve a linha.

De fato, a leitura e a escrita ocorrem constantemente, mesmo na ausência de atividade. O fato é que a capacitância do capacitor é muito pequena, descarrega rapidamente, em milissegundos ou dezenas de ms. Portanto, o plano de fundo é a regeneração contínua (linhas de leitura e reescrita). Assim que a regeneração parar, em centésimos de segundo, os dados em todas as células são redefinidos.

As vantagens da memória dinâmica são compactas.
Contras - velocidade mais baixa, alto consumo de energia, complexidade de controle, dependência de energia.

No entanto, apesar de todas as deficiências, todos os módulos de RAM agora são do tipo DRAM. Exceto raro exótico. A compactação dominou tudo.

Memória reprogramável, memória Flash e EEPROM .
Ele é construído com base em transistores de efeito de campo com uma porta flutuante:



sob a porta de controle, existe outra, não conectada a nada e cercada por um dielétrico de todos os lados - “porta flutuante”. A carga entra no portão flutuante e afeta a formação do canal. Não há lugar para carregar a partir do obturador flutuante, de modo que a célula retém seu valor mesmo quando a energia está desligada. Dependendo da degradação do dielétrico circundante, a carga pode ser armazenada de vários meses a dezenas de anos.


No caso mais simples, para obter uma unidade, você pode direcionar uma carga positiva e o transistor estará aberto o tempo todo. Na vida real, é usada uma carga negativa, que bloqueia ainda mais o canal.

Como está lendo. Uma tensão positiva é aplicada à porta de controle logo acima do limite. Se a porta flutuante for descarregada, um canal será formado na base e o transistor será aberto - lógico “1”. Se carregado, compensa a tensão da porta de controle e o canal não é formado. O transistor está fechado, um "0" lógico.

Ler é simples. O principal problema está na gravação. É necessário direcionar a carga para um obturador isolado ou removê-lo. Em momentos diferentes, eles usaram irradiação ultravioleta, colapso de avalanches, injeção de elétrons de alta energia e colapso do túnel.

Com um colapso de avalanche, fica claro. Eles dão alta tensão, rompe o dielétrico e carrega o portão flutuante. Para descarregar a avaria na outra direção. Mas o colapso das avalanches é uma coisa, é como um choque elétrico para uma pessoa. Matar não mata, mas depois da décima vez, a saúde pode ser abalada. Portanto, o número de ciclos de reescrita era limitado.

Durante a injeção de elétrons, a quebra não ocorre, simplesmente sob a influência da tensão, os elétrons com alto nível de energia rompem o óxido e caem no portão flutuante (ou a partir dele). As desvantagens do método são a duração da dublagem e a alta tensão.

Com o afinamento das camadas dielétricas até a unidade nm, tornou-se possível carregar e descarregar um portão flutuante usando o efeito de túnel. Pelo campo elétrico, alteramos a estrutura de energia das palavras para que, do lado oposto ao obturador, existam níveis cheios de elétrons ou níveis livres. Então os elétrons escavam um túnel para lá ou para trás. Graças a isso, o número de ciclos de reescrita atingiu milhares ou dezenas de milhares. Depende do material e da qualidade do dielétrico.

Vantagens - independência energética, compacidade, velocidade de leitura decente.
Contras - longo tempo de gravação, alta tensão de gravação, degradação enquanto você trabalha.

Usado em dispositivos SSD e etiquetas RFID.

Nota: a propósito, o flash drive também foi serrado na época para experimentos ...

Memória magnetoresistiva, MRAM .
Um novo tipo de memória. O princípio de operação é semelhante ao DRAM, mas em vez de um capacitor elétrico, uma célula magnetoresistiva é usada. Uma célula magnetoresistiva é uma estrutura cuja resistência elétrica depende da direção dos domínios magnéticos.

Consiste em 2 camadas de um ferro-ímã, entre as quais um filme dielétrico fino (cerca de 1 nm). A primeira camada é um ferro-ímã com magnetização constante, a segunda com uma variável, a chamada camada livre. Se os domínios da primeira e da segunda camada estiverem localizados na mesma direção, os elétrons podem entrar em túnel ativamente através da corrente dielétrica alta de tunelamento. Se os domínios são orientados de maneira oposta, a corrente de encapsulamento é de magnitude mais fraca.

Esquematicamente, uma célula magnetoresistiva pode ser representada como um resistor com dois valores de resistência - alto e baixo. A camada livre armazena o vetor de magnetização indefinidamente e sem energia externa. Ou seja, este tipo de energia de memória não dependem.



Com a leitura, tudo é simples: aplicamos tensão no portão do transistor e um magnetoresist começa a fluir através dele. Se a resistência do manitorista é alta, então uma corrente fraca, se baixa, então uma corrente forte. Pela magnitude da corrente, é determinado um "0" ou "1" lógico.



Problemas com a gravação novamente. Dezenas de métodos estão sendo desenvolvidos, cada um com sua própria abreviação.

Inicialmente, a reescrita da camada livre era realizada por uma forte corrente. Mas este é um alto consumo de energia durante a gravação. Além disso, neste caso, a célula não pode ser menor que centenas de nm, caso contrário, as células vizinhas também serão recarregadas. Este tipo de chip de memória tem uma capacidade máxima de 16 MB.

Portanto, outros métodos estão sendo desenvolvidos - pelo aquecimento térmico local, passo a passo, usando antiferromagnetos, pela corrente de rotação. A última opção agora parece ser a mais promissora. A física é complexa, transformando-se em mecânica quântica. Portanto, vamos esquecer pela clareza.

Outra vantagem do MRAM é que as células magnetoristivas não requerem alienação de espaço no chip. Eles estão localizados acima, acima da estrutura do CMOS. I.e.primeiro formamos todas as camadas do CMOS, as primeiras camadas de metalização, tudo é coberto com óxido. Em seguida, em cima da primeira camada sólida de um ferro-ímã. Corroemos o excesso, depois o mesmo com a camada dielétrica e o segundo ferro-ímã. Acontece uma estrutura muito compacta.

A memória magnetoresistiva é agora considerada a mais promissora. Alguns até afirmam que, com sua introdução na série, a separação da memória em operacional e permanente desaparecerá por completo. Será apenas uma lembrança. Em particular, o sistema operacional não precisará ser carregado; ele funcionará imediatamente a partir da memória quando a energia for ligada. Como o TR-DOS em Sinclair nos velhos tempos. Lá, o kernel do sistema operacional funcionava a partir da ROM.

Que lugar a Rússia ocupa aqui. No desenvolvimento da MRAM, nossos, embora não sejam líderes, estão na linha de frente. Enfim, tchau. Existe uma empresa tão russa "Crocus Nanoelectronics ", que trata da memória STT MRAM, ou seja, Transferência de rotação MRAM ( mais ).

Isso oferece aos nossos fabricantes uma janela de oportunidade para entrar no mercado global de fabricantes de chips de computador. A janela não é muito grande, mas é. Necessita de livre-arbítrio, dinheiro e nossa própria tecnologia de processo de 28nm.

Conclusão

Eu acredito que um dos nossos principais problemas é a mentalidade. Este é o hábito de cair em emoções, desistir e auto-flagelação. Em vez de trabalhar de forma metódica e proposital. Na microeletrônica, isso é especialmente agudo. Você só precisa se lembrar do antigo provérbio russo: os olhos têm medo e as mãos estão fazendo.

Líderes mundiais descansaram em limitações físicas, a indústria está passando de rápido crescimento para lento desenvolvimento. Avanços como processadores quânticos ainda estão no horizonte distante. Mais perto que o teletransporte, mas provavelmente não em nossas vidas. Nos próximos 20 anos, entre os participantes no campo da microeletrônica, a composição dos líderes pode mudar radicalmente. A principal coisa aqui é não clicar no bico.

Parte 1 e parte 2 .

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E sim, por favor, escreva sobre as deficiências observadas no texto no PM.

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