Paul van Gerven
16 June 2016

Op Imecs jaarlijkse event heerste volop optimisme dat de halfgeleiderindustrie nog decennialang de basis voor grootse technologische vernieuwingen gaat leggen. Maar op de oude voet verder, dat lukt niet meer.

De wet van Moore mag dood zijn, in diens spirit kunnen we nog decennia de prestaties van elektronica verbeteren zonder dat de kosten uit de hand lopen. Dat was de boodschap van Luc Van den hove bij de opening van het Imec Technology Forum 2016, eind mei in Brussel. De ceo van Imec kreeg bijval van sprekers die na hem het podium beklommen. Onder hen gedelegeerden van Samsung, Globalfoundries en ASM International.

Wally Rhines, ceo van Mentor Graphics, legde uit waarom dat helemaal niet hoeft te verbazen. De wet van Moore, betoogde hij, is immers niets anders dan een speciaal geval van de leercurve – de economische wetmatigheid die beschrijft hoe de prijs van een product zakt naarmate er meer eenheden van zijn geproduceerd. Ook de transistor onttrekt zich niet aan deze wetmatigheid, wat overigens net zo goed te danken is aan de inspanningen van de sectoren die de halfgeleiderindustrie ondersteunen. Eda-bedrijven, machinebouwers en testspecialisten blijken door de decennia heen hun kosten in hetzelfde tempo te hebben verlaagd.

Imec_Luc_Van_den_hove
Imec-ceo Luc Van den hove tijdens zijn keynote op ITF in Brussel.

Horizon

Imec heeft nog voor een jaar of tien ‘traditionele’ geometrische schalingsconcepten in de pijplijn, vertelde Van den hove. Intussen zal de industrie de derde dimensie steeds beter proberen te benutten. In navolging van 3d-nand-flash zullen meer en meer transistoren op in plaats van naast elkaar worden gelegd. Ook complete chips kunnen op elkaar worden geplaatst, bijvoorbeeld processoren en geheugens.

Daarna moeten geheel nieuwe typen schakelaars, materialen en architecturen het stokje overnemen, of op zijn minst het aloude cmos bijstaan op specifieke taken (zie ook ‘De chip als een parlement’). Silicium wordt koolstof, elektronen worden fotonen en de Von Neumann-architectuur is niet heilig – om maar een paar ideeën te noemen. Ver aan de horizon lonkt de kwantumcomputer.

Kort maar krachtig

Maar wat in Brussel vooral voor op de tong lag, was het verleggen van de focus van specifieke elementen – de transistoren voorop – naar het gehele systeem. De schakelelementen eisen traditioneel de meeste aandacht op, omdat zij de voorpost waren voor een nieuwe generatie systemen: een nieuwe krimpslag diende als het startschot voor chip- en systeemontwerpers. Tegenwoordig zijn systemen echter zo complex dat design en onderliggende technologie beter van begin af aan samen kunnen optrekken. Daar liggen in ieder geval nog veel kansen om meer uit de technologie te wringen.

‘Het verleggen van de aandacht naar het systeem is een trend die al een jaar of tien zichtbaar is’, vertelt Mart Graef van de TU Delft, naar eigen zeggen een ‘dinosaurus’ in het roadmaporgaan van de halfgeleiderindustrie, de International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS). Na een aantal moeilijke jaren werd onlangs besloten om er toch mee door te gaan, maar met een breder karakter: hij gaat voortaan verder als de International Roadmap for Devices and Systems (IRDS).

‘Het is in wezen niet anders dan wat er met cmos is gebeurd. Toen het onbetaalbaar werd om eigen cmos-varianten te bestieren, ging de industrie generieke technologie precompetitief ontwikkelen. Met systemen zie je nu dat bedrijven zich willen toeleggen op de elementen waar ze het verschil kunnen maken. Voor de rest hebben ze graag min of meer kant-en-klare bouwstenen en platforms. De nadruk op de kleinste elementen neemt af’, aldus Graef.

De perspectiefverschuiving heeft grote consequenties voor de manier waarop de halfgeleiderbedrijven opereren binnen de tech-sector. Infineon-ceo Reinhard Ploss verwoordde het kort maar krachtig: ‘Wij moeten het product van de klant beter begrijpen dan de klant zelf.’