IBM และพันธมิตรพบวิธีการที่จะสร้างชิปให้เล็กลงกว่าเดิมและเร็วมากขึ้น

ในอนาคตอันใกล้นี้การสร้างชิปจะมีดีไซน์ที่แตกต่างออกไปจากเดิมแล้วครับ เพราะเมื่อไม่นานมานี้ทาง IBM ทำการประกาศออกมาว่าทางบริษัทและพันธมิตรได้ทำการสร้างหน่วยประมวลผลตัวทดสอบที่ทำให้วงจรคอมพิวเตอร์มีพลังในการประมวลผลมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยภายในชิปทดสอบประกอบไปด้วยองค์ประกอบที่สามารถทำงานได้จริง(หรือทรานซิสเตอร์) ทว่านี่ยังคงเป็นโครงการวิจัยและพัฒนามากกว่าที่จะทำให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่สามารถนำไปใส่ในอุปกรณ์ที่ต้องการการคำนวณอย่างโน๊ตบุ๊ค, เซิฟเวอร์หรือสมาร์ทโฟนครับ

แต่อย่างไรก็ในการพัฒนาดังกล่าวนั้นก็เป็นก้าวสำคัญในการขยายกฎของมัวร์และทาง IBM ก็สัญญาว่าจะทำให้การพัฒนาในครั้งนี้มีกระบวนการที่คืบหน้าอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ครับ เราได้เห็นกันแล้วว่าอุปกรณ์อย่างมือถือในปัจจุบันนั้นมีความก้าวหน้าในการคำนวณไปอย่างรวดเร็วมาก และทุกครั้งที่มีการพัฒนานั้นการออกแบบเทคโนโลยีชิปใหม่ๆ ก็มีความยากและท้าทายมากยิ่งขึ้น

ทาง IBM ได้ใช้เวลาในการพัฒนาหลายปีะในการวิจัยวัสดุและสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตนี้ด้วยต้นทุนราวๆ ถึง $10 billion หรือประมาณ 3.4 แสนล้านบาท แต่ผลลัพธ์ของมันนั้นก็เป็นที่น่าพอใจเพราะมันทำให้ IBM สามารถที่จะทำให้ชิปเล็กลงกว่าเดิมได้มากกว่าที่เคยมีมา ซึ่งตัวชิปนี้จะเป็นสิ่งสำคัญในการเป็นพลังให้กับอุปกรณ์ขนาดเล็กอย่างเช่นสมาร์ทวอทช์หรือแม้กระทั่ง augmented-reality contact lenses ครับ

ทาง IBM ได้ทำการวิจัยและพัฒณาเทคโนโลยีในครั้งนี้ร่วมกับพันธมิตรใหญอย่างเช่น Samsung และบริษัทผู้ผลิตชิปอย่าง GlobalFoundries ที่ State University of New York สาขา nanoscale engineering project ใน Albany, New York การร่วมการพันธมิตรใหญ่นั้นจะมีส่วนช่วยให้พันธมิตรสามารถที่จะทำการวิจัยต่อเนื่องและเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตในโรงงานผลิตให้ตรงกับเทคโนโลยีใหม่ได้รวดเร็วขึ้น เพราะต้นทุนในการพัฒนาและสร้างชิปรุ่นใหม่นั้นสูงมากขึ้นทุกวัน พันธมิตรหลายๆ บริษัทจึงทุ่มกับการวิจัยในครั้งนี้แล้วปล่อยให้ผู้นำในตลาดอย่าง Intel นำไปก่อนครับ

เรากำลังพูดถึงกระบวนการผลิตที่ระดับ 7 nanometers ที่เล็กเป็นเท่าหนึ่งของกระบวนการผลิตในปัจจุบัน

ในปัจจุบันนั้นเทคโนโลยีการผลิตชิปที่ทันสมัยที่สุดมาจาก Samsung และ Intel ครับ โดยกระบวนการผลลิตชิปของทั้งบริษัททั้งสองมีขนาดอยู่ที่ 14 nm (เล็กกว่าระดับเมตรถึง 1.4 หมื่นล้านเท่า) ซึ่งจะว่าไปแล้วเทคโนโลยีนี้ก็ถือว่าเล็กมากแล้วครับ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดก็คือ 14 nm เล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ถึง 7,000 เท่าหรือกว้างกว่าเส้นเกลียวของ DNA เพียง 6 เท่าเท่านั้น

สำหรับเทคโนโลยีการผลิตชิปในรุ่นถัดไปนั้นจะลดลงมาอยู่ที่ระดับ 10 nm ซึ่งจะมีพื้นที่สำหรับวงจรเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า และเทคโนโลยีการผลิตในรุ่นถัดต่อไปก็คือสิ่งที่ IBM ได้ทำการนำเสนอซึ่งนั่นก็คือกระบวนการผลิตที่ระดับ 7 nm ครับ โดยทาง IBM ได้บอกว่าด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่ระดับ 7 nm นี้จะทำให้ตัวชิปมีความกว้างน้อยกว่าเกลียวด DNA ขนาด 2.5 nm ถึง 3 เท่าเลยทีเดียวครับ

เทคโนโลยีการผลิตที่ระดับ 10 nm นั้นจะสามารปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอัตราส่วน 40 % หรือ 50% เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตที่ระดับ 14 nm ในปัจจุบัน นั่นหมายความว่าผู้ดีไซน์ชิปคอมพิวเตอร์สามารถที่จะทั้งดีไซน์ชิปที่มีอัตราการใช้พลังงานที่ต่ำสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ที่ดีกว่าเดิม พร้อมทั่งดีไซน์ชิปให้มีความเร็วในการประมวลผลที่เพิ่มมากขึ้น ส่วนเทคโนโลยีการผลิตที่ระดับ 7 nm นั้นก็จะสามารถทำให้ลักษณะเดียวกันโดยประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอัตราส่วน 50% เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตที่ระดับ 10 nm ครับ

อย่างไรก็ตาม ณ เวลานี้ Intel ก็ยังคงเป็นผู้นำในวงการการพัฒนาและผลิตชิปที่กระบวนการผลิตน้อยที่สุดอยู่ครับ แถมทาง Intel เองนั้นยังได้มีปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตเป็นเทคโนโลยีใหม่ทุก 2 ปีอีกด้วย ดังนั้นจึงยังไม่สามารถบอกได้อย่างแน่ชัดมากครับว่า Intel จะเปลี่ยนมาใช้กระบวนการผลิตที่ระดับ 10 nm หรือ 7 nm ตอนไหน แต่สำหรับ IBM ซึ่งยังคงมีการผลิตชิปประมวลผลที่ทรงพลังสำหรับเซิฟเวอร์ป้อนให้ลูกค้าองค์กรรายใหญ่ๆ อยู่นั้น ได้ทำสัญญากับ GlobalFoundries เพื่อที่จะผลิตชิปต่อจากนี้ไปอีก 10 ปีแล้วครับ ดังนั้นเราจึงจะได้เห็นชิปในระดับ 10 nm และ 7 nm ของ IBM แน่นอน(แต่คาดว่าคงจะไม่ได้ใช้เพราะเขาเน้นไปทางองค์กรใหญ่มากกว่าครับ)

เส้นทางสู่กระบวนการผลิต 7 nm

อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีกระบวนการผลิตที่ระดับ 7 nm ที่ทาง IBM ประกาศออกมานั้นก็ยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ทำได้เฉพาะชิปต้นแบบอยู่ครับ ซึ่งตัวชิปต้นแบบนั้นทาง IBM ได้บอกเอาไว้ว่าได้นำเอาเทคโนโลยีหลายๆ อย่างมาร่วมเข้าไว้ด้วยกันจึงสามารถที่จะผลิตชิปที่ระดับ 7 nm ได้ โดย 2 เทคโนโลยีใหญ่ๆ ที่สำคัญก็คือสารประกอบทางเคมีที่ใช้ซึ่งมีชื่อเรียกว่า silicon germanium กับ optical etching technology ที่ใช้ extreme ultraviolet light ครับ

ตัวชิปคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาบนพื้นผิวดิสก์ที่เป็นรูปผลึกของซิลิกอนซึ่งถูกเรียกว่า wafer ครับ ทว่าผู้ผลิตชิปยังคงสามารถที่จะใช้ลูกเล่นเพิ่มเติมให้กับ wafer ได้อีกอย่างเช่นเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งการทำแบบนี้อาจจะทำให้มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีกว่าสำหรับทรานซิสเตอร์ได้ สำหรับ extreme ultraviolet light นั้นถูกใช้ในการแกะสลักรูปแบบของวงจรวงไปบนตัว wafer ครับ ซึ่งกระบวนการในการแกะสลักนี้จะถูกเรียกว่า photolithography ครับ

ถามว่าเมื่อเราที่เราๆ ท่านๆ จะได้เห็นชิปที่ใช้เทคโนโลยีกระบวนการผลิตที่ระดับ 7 nm นั้น คาดการณ์ว่าอย่างน้อยก็ไม่ต่ำกว่า 5 ปีครับ เพราะในตอนนี้นั้นบางบริษัทก็ยังคงอยู่ที่กระบวนการผลิต 20 nm อยู่เลย แต่กับผู้นำทางด้านเทคโนโลยีในการผลิตชิปอย่าง Intel หรือ Samsung แล้วเราอาจจะได้เห็นชิปที่มาพร้อมกับกระบวนการผลิตที่ระดับ 7 nm ก่อน 5 ปีที่จะถึงนี้ก็เป็นได้ครับ

ที่มา : cnet