📈 Горизонты технологий. Прогнозы

Корейские аналитики предлагают долгосрочный прогноз развития отрасли до 2040 года

Согласно прогнозу, через 15 лет отрасль перейдет от нанометровой эры в ангстремную, для этого потребуется справиться фундаментальные изменения в проектировании чипов. Такой прогноз содержится в «Дорожной карте технологий полупроводников 2026» Корейского института инженеров полупроводниковой отрасли (KISE).

Ключевые ориентиры:

🔹 Логические (системные) полупроводники. От 2нм GAA на 2025 год ожидается переход к техпроцессу 2А (0.2нм).

🔹 Транзисторная архитектура. От GAA ожидается переход к CFET (Complimentary FET) и монолитным 3D-структурам. Эта архитектура подразумевает вертикальное размещение транзисторов для преодоления физических ограничений масштабирования.

🔹 DRAM. От текущих ~11 нм планируется переход к ~6 нм. Для этого ожидается изменение структуры на вертикальные канальные транзисторы (VCT) и появление новых материалов.

🔹 HBM (высокоскоростная). Текущее состояние: 12 уровней, пропускная способность ~2 ТБ/с; ожидаемое: более 30 уровней, пропускная способность 128 ТБ/с. Значительное увеличение пропускной способности требуется для ИИ и высокопроизводительных вычислений. И оно будет обеспечено.

🔹 NAND Flash. От текущих порядка 321 уровня следует ожидать движения к 2000 уровней. Это необходимо и востребовано на уровне SSD и ЦОД.

🔹 ИИ-чипы для обучения. От текущих порядка 10 TOPS/Вт прогнозируют переход к 1000 TOPS/Вт (рост в 100 раз), что необходимо для появления сложных нейросетей.

🔹 ИИ-чипы для вывода. С текущих порядка 10 TOPS/Вт ожидается рост производительности в 10 раз до 100 TOPS/Вт.

🔹 Оптические интерфейсы: от 100 Гбит/с на линию ждем перехода к 800 Гбит/с на линию (системы достигнут производительности до 6.4 Тбит/с).

🔹 Беспроводные интерфейсы: от порядка 7 Гбит/с ждем роста скорости 1000 Гбит/с (1Тбит/с) за счет развития технологий миллиметровых волн и антенных решеток.

Таким образом, можно говорить о том, что нам прочат не линейное развитие, а существенные технологические сдвиги.

🎈 Переход к трехмерности, как в логических микросхемах (CDFET и монолитная 3D), так и в памяти (VCT и 2000-слойная NAND);

🎈 Память станет не только плотнее, но и быстрее. Специализированные ИИ-процессоры преодолеют барьер в 1000 TOPS/Вт для обучения моделей;

🎈 В отношении целевого разрешения есть разные мнения, кто-то из экспертов говорит даже о 0.2 нм. С другой стороны, еще к 2030 году традиционные подходы могут упереться в физические пределы.

🎈 Кроме технологических барьеров, человечество может столкнуться с инфраструктурными. Если проблемы с энергией представляются решаемыми, проблемы с водой могут оказаться более сложными. Для обеспечения работы новых фабов потребуются количества воды, сопоставимые с потреблением крупного мегаполиса.

💎 Путь к ангстремной эре мог бы быть намного проще, если бы человечество не столкнулось с попытками сегментирования на "геополитические блоки" и даже отдельные государства, стремящиеся к самоизоляции. Для беспрецедентных инженерных вызовов требуется глобальная координация в области фундаментальных исследований и развития производственных цепочек. Решение этих задач по силам только крупнейшим экономикам с достаточным объемом энергоресурсов, легким доступом к финансам и квалифицированными инженерными ресурсами.

@RUSmicro