IBM annuncia il primo chip a 7nm al mondo

Intel prevede chip a 10nm nel 2016, a 7nm nel 2018

Intel ha lavorato sul processo costruttivo a 14nm da anni, e lo sta ora usando per i suoi più recenti chip – sia per i processori Broadwell che per i chipset Cherry Trail per telefoni e tablet. La tappa successiva sarà il processo costruttivo a 10nm, ma Intel ha già pianificato il suo futuro per la realizzazione di chip a 7nm.

Arrivare al processo costruttivo a 14nm con Broadwell è stato un percorso difficile per Qualcomm, che ha dovuto rinviare più volte il lancio dei chip per ottenere il processo di fabbricazione giusto. Mark Bohr di Qualcomm dice che l’azienda di sta preparando per i chip a 10nm, previsti nel 2016. A seguire arriveranno i chip a 7nm, che si prevedono nel 2018.

I vantaggi nel passare a questo processo costruttivo e, più in generale, a cercare di migliorare sempre più la miniaturizzazione, sono molteplici: si va dal miglioramento della resa produttiva con conseguente abbattimento di costi (più un processore è "piccolo" e più processori possono essere fabbricati con un solo wafer), alla diminuzione del consumo elettrico, passando per la possibilità di integrare un numero di transistor sempre maggiore con conseguente aumento della potenza elaborativa.

Il processo costruttivo a 10 nm (10 nanometri), inizialmente 11 nm secondo l’International Technology Roadmap for Semiconductors, è l’evoluzione del futuro processo a 14 nm utilizzato per i microprocessori Intel e AMD. A settembre 2009 Intel ha dichiarato che sta esplorando le proprietà di diversi materiali alternativi al silicio, per poter raggiungere tale processo produttivo e tra i più promettenti vi sono i nanotubi di carbonio e gli elementi del terzo e quinto gruppo della tavola periodica. Utilizzare un nuovo materiale segnerebbe una svolta epocale nella realizzazione dei circuiti integrati.

IBM continua ad investire molto nella ricerca e sviluppo, e la sua ultima novità è un nuovo chip rivoluzionario prodotto utilizzando un processo a 7nm.

IBM ha raggiunto l’obiettivo con un investimento di 3 miliardi di dollari ed è stato realizzato in collaborazione con Global Foundries, Samsung e il SUNY Polytechnic Institute’s Colleges of Nanoscale Science and Engineering in Albany, New York.

Il chip è stato realizzato a 7nm grazie al SiGe, o silicio-germanio, invece del silicio puro. Si tratta di una lega con una formula molecolare della forma Si1-xGex. È comunemente usato come materiale semiconduttore nei circuiti integrati (IC) per i transistori bipolari ad eterogiunzione. Teoricamente grazie al SiGe è possibile avere microprocessori con oltre 20 miliardi di transistor, quasi quattro volte il numero di transistor come abbiamo sui computer di oggi.

Questi nanometri riflettono le dimensioni dei componenti di un chip di silicio. Più piccoli sono, minore spazio occupa il chip. Inoltre, ridurre il processo costruttivo è il modo principale per migliorare l’efficienza di potenza e ridurre la quantità di calore prodotto dalla SoC.

Il termine "7 nm" indica la dimensione minima del gate di ogni singolo transistor. Per avere un’idea di cosa voglia dire "7 nm" basti considerare che il virus dell’HIV è grande circa 120 nm, un globulo rosso umano circa 6000-8000 nm e un capello quasi 80000 nm.

Avere chip piccoli e che producano poco calore è di vitale importanza sui dispositivi mobili, che si scaldano in pochi minuti e consumano un sacco di batteria.

Il processo di costruzione a 7nm è il passo successivo al processo a 10nm, ma questi chip non arriveranno sul mercato prima della fine del prossimo anno. Attualmente i chip che alimentano i più avanzati dispositivi di consumo sono realizzati su una produzione a 14nm da Intel e Samsung (il suo Exynos 7420 è utilizzato nel Galaxy S6).

Le sfide del calore e della riduzione delle dimensioni dei singoli chip che ha portato ad avere transistor ancora più vicini sono forse i più grandi problemi che IBM è riuscita ad affrontare con l’aiuto dei nuovi materiali e processi di integrazione.

Ancora c’è molto da lavorare per definire la nuova tecnologia, e passeranno anni prima che sul mercato giungano dispositivi alimentati da chip a 7nm.

Nel frattempo, Samsung sta già lavorando su una tecnologia stabile per fare chip a 10nm e così Intel.  

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