19
- ELETTRONICA OGGI 436 - MAGGIO 2014
È stata di recente rilasciata la 2013 International Technology Roadmap for Semiconductor
(Itrs), una sorta di vademecum che illustra sfide tecnologiche e opportunità per il settore
dei chip da qui al 2028. Molti e interessanti gli spunti che si possono trarre dalla lettura
di questa roadmap. A livello di dispositivi, è chiaro che lo scaling bidimensionale ha rag-
giunto i suoi limiti, per cui è necessario esplorare la terza dimensione (quella verticale).
La combinazione tra le architetture di dispositivi in 3D e i bassi consumi porterà a quella
che viene definita la terza era dello scaling (la prima era lo scaling classico, quindi geo-
metrico, mentre la seconda era lo scaling equivalente, che prevedeva tra l’altro transistor
multi-gate e l’integrazione di semiconduttori composti). Questa terza era è definita come
“3D power Scaling”: l’incremento del numero di transistor per area unitaria sarà possi-
bile grazie all’”impilamento” di più strati di transistor. Per le interconnessioni, invece,
non sono previsti progressi significativi, visto che non esiste alcun materiale utile la cui
resistività sia inferiore rispetto a quella del rame. L’evoluzione di alcuni materiali, come
i nanotubi al carbonio e le varie combinazioni di grafene, potranno portare all’emergere,
nel prossimo decennio, di conduttori di tipo balistico. A livello di integrazione di sistema,
dall’approccio tradizionale di tipo PC centrico si è passati a quello, molto più diversifi-
cato, che ha il suo focus sulla comunicazione mobile. L’integrazione di più tecnologie in
uno spazio ridotto (Gps, cellulari, tablet e così via) ha di fatto rivoluzionato l’industria dei
semiconduttori. Se in passato l’obbiettivo era aumentare le prestazioni, nel futuro la linea
guida sarà minimizzare i consumi. Ciò è confermato dal fatto che prodotti come SoC e Sip
sono divenuti i driver dell’industria dei semiconduttori. La base fondamentale dell’inte-
grazione eterogenea si basa sull’abbinamento di dispositivi MM (More Moore) con ele-
menti MtM (More than Moore) in grado di aggiungere nuove funzionalità (non Cmos) che
non seguono lo scaling o si comportano secondo i dettami della legge di Moore.
Andando a esaminare un orizzonte temporale più lontano (oltre il 2020), faranno la loro
comparsa dispositivi operanti su nuovi principi e in grado di supportare nuovi tipi di
architetture. Un esempio è rappresentato dagli Swd (Spin Wave Device), dispositivi logi-
ci magnetici che sfruttano l’oscillazione dello spin (onde di spin) per l’elaborazione e la
trasmissione delle informazioni. In questo caso sarebbe possibile eseguire l’elaborazione
dati parallela su più frequenze sfruttando una struttura a core singolo con consumi molto
bassi e utilizzare ciascuna frequenza come canale di informazione distinto.
Nel caso delle memorie, invece, si potrebbe arrivare alla definizione di una Scm (Storage
Class Memory) capace di abbinare i vantaggi delle memorie a stato solido in termini di
robustezza e prestazioni con le capacità di archiviazione e i bassi costi dei tradizionali
hard disk.
Filippo Fossati
Semiconduttori: da qui al 2028
EDITORIAL
k
