_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Реферат

по дисциплине «Перспективные направления электронного приборостроения»

Тема: Основные тренды в микроэлектронике на ближайшие 10-15 лет

Студент гр. 9802		Попов А. П.
Преподаватель		Смирнов А. Д.

Аннотация

Этот реферат посвящен обзору международных усилий по созданию карты будущего наноэлектроники - от материалов до систем для новой электронной промышленности. Выделяются следующие разделы: структура дорожной карты с участием международных команд, методология и историческая эволюция, различные эпохи масштабирования, новые экосистемы и компьютерная индустрия, эволюционирующая цепочка поставок, развитие SoC и SiP, появление Интернета всего и связи 5G, резкое увеличение масштабирования, проблемы энергопотребления, слияние технологий, гетерогенная и системная интеграция, новые технологии, устройства и вычислительные архитектуры, а также основные задачи, стоящие перед будущими приложениями.

ABSTRACT

This paper is dedicated to a review of the international effort to map the future of nanoelectronics from materials to systems for the new electronics industry. The following sections are highlighted: the Roadmap structure with the international teams, the methodology and historical evolution, the various eras of scaling, the new ecosystems and computer industry, the evolving supply chain, the development of SoC and SiP, the advent of the Internet of Everything and the 5G communications, the dramatic increase of data centers, the power challenge, the technology fusion, heterogeneous and system integration, the emerging technologies, devices and computing architectures, and the main challenges for future applications.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ	……………….	4
НОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ	……………….	6
SoC и SiP	……………….	7
ПРОБЛЕМА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ	……………….	8
ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ, ИНТЕРНЕТ ВСЕГО	……………….	8
3 ЭПОХИ МАСШТАБИРОВАНИЯ	……………….	9
ЭВОЛЮЦИЯ ЛИНИЙ ПОСТАВКИ	……………….	14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	……………….	18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	……………….	19

Введение

Перспективные направления электронного приборостроения стоит рассматривать отдельно для России и отдельно для стран – лидеров электронной промышленности. Перспективные задачи для России на ближайшие 10-15 лет очевидны – научиться производить хотя бы то, что уже закупается в других странах каждый день. В связи с сложной внешней политикой риск остаться без поставщиков высокотехнологичных микросхем с техпроцессом хотя бы 32 нм достаточно высок. Одновременно с этим Российские производственные мощности не освоили полноценно процессов сложнее 150 нм. К этому стоит добавить ухудшение качества поставляемого сырья для производства хотя бы того, что хорошо производилось раньше, в связи с санкциями. Так что кратко перспективные направления в электронике можно описать так: «догнать уже освоенное в других странах производство». И тут важно отметить, что отставание наблюдается именно в производстве и технологиях, а не исследованной научными институтами теории.

Тем временем как ситуация с Российской электроникой плачевна, в Европе, Японии и Америке имеются специальные институты исследования перспективных направлений развития и, так называемые, «дорожные карты) (Roadmap). Официальные государственные документы, призванные абстрактно показать перспективные направления развития для существующих производств.

Дорожные карты абсолютно необходимы для всех высокотехнологичных секторов, таких как наноэлектроника, для улучшения связей между научными кругами и промышленностью, стимулирования инвестиций, обеспечения элементов для будущих исследовательских программ и мероприятий, а также для координации усилий по предложению наиболее перспективных решений.

В процессе составления дорожной карты могут быть использованы две различные стратегии: отталкиваться от запросов прикладных экспертов для решения различных социальных проблем и поиска технологий, которые могут обеспечить требуемую функциональную производительность для каждого применения. Или же запланировать технологическую эволюцию, с предложением её инновационного решения.

Хорошим решением может быть сочетание нисходящего, ориентированного на применение подхода и восходящего подхода, основанного на запланированных технологических изменениях, которые позволяют генерировать новые идеи для инновационных продуктов и применений.

За последние годы в разных частях мира были проведены различные мероприятия по составлению дорожной карты, например, в Японии с помощью SRDJ (System and Device Roadmap of Japan – Японская дорожная карта систем и устройств), в Европе с помощью NEREID (NanoElectronics Roadmap for Europe - Европейская дорожная карта наноэлектроники), дорожной карта в области наноэлектроники, финансируемой Европейской комиссией под руководством Института Синано, а на международном уровне – с ITRS и IRDS (Международная дорожная карта для устройств и систем).

Основной целью ITRS, которая была завершена в 2015 году, было предоставление рекомендаций многим участникам рынка полупроводников, синхронизация технологического развития и доступности оборудования, а также сосредоточение внимания на важнейших задачах.

Однако “технологический рывок”, положенный в основу ITRS, в последние годы показал свои пределы, и системно-ориентированные технологии были приняты во внимание новой дорожной карты IRDS (Международная дорожная карта для устройств и систем), запущенной в 2016 году. Разработка новых функциональных возможностей для новых применений в промышленности требует использования специального показателя полезности для технологий, которые не следуют “закону Мура”, расширяя область применения чипов для различных типов систем. Эта новая область недавно была включена в дорожную карту IRDS.