Árið 1965 setti Gordon Moore, meðstofnandi Intel, fram það sem varð að „lögmáli Moores“. Í meira en hálfa öld studdi það stöðugan árangur í afköstum samþættra hringrása (IC) og lækkandi kostnaði – grunninn að nútíma stafrænni tækni. Í stuttu máli: fjöldi smára á örgjörva tvöfaldast um það bil á tveggja ára fresti.
Í mörg ár fylgdi framþróunin þessum hraða. Nú er myndin að breytast. Frekari rýrnun hefur orðið erfiðari; stærð eiginleika er komin niður í aðeins nokkra nanómetra. Verkfræðingar eru að rekast á eðlisfræðilegar takmarkanir, flóknari ferlisskref og hækkandi kostnað. Minni rúmfræði lækkar einnig afköst, sem gerir framleiðslu í miklu magni erfiðari. Að byggja og reka framúrskarandi verksmiðju krefst gríðarlegs fjármagns og sérfræðiþekkingar. Margir halda því fram að lögmál Moores sé að missa kraft.
Þessi breyting hefur opnað dyrnar að nýrri nálgun: flísum.
Flís er lítill deyja sem gegnir ákveðnu hlutverki - í raun sneið af því sem áður var ein heildarflísa. Með því að samþætta margar flísar í eina pakka geta framleiðendur sett saman heilt kerfi.
Á tímum einlífs voru allar aðgerðir byggðar á einum stórum vinnsludeyju, þannig að galli hvar sem er gæti eyðilagt allan örgjörvann. Með örgjörvum eru kerfi smíðuð úr „þekktum góðum vinnsludeyjum“ (KGD), sem bætir verulega afköst og framleiðsluhagkvæmni.
Ósamræmd samþætting – að sameina frumdiska sem byggja á mismunandi ferlahnútum og fyrir mismunandi aðgerðir – gerir örgjörva sérstaklega öfluga. Háafkastamiklar reikniblokkir geta notað nýjustu hnúta, á meðan minni og hliðrænar rafrásir halda sig við þroskaða, hagkvæma tækni. Niðurstaðan: meiri afköst á lægri kostnaði.
Bílaiðnaðurinn hefur sérstakan áhuga. Stórir bílaframleiðendur nota þessar aðferðir til að þróa framtíðar SoC-örgjörva fyrir bíla, og stefnt er að því að fjölga sér eftir árið 2030. Flísar gera þeim kleift að stækka gervigreind og grafík á skilvirkari hátt og auka á sama tíma afköst – sem eykur bæði afköst og virkni í hálfleiðurum bíla.
Sumir bílahlutir verða að uppfylla strangar öryggisstaðla og reiða sig því á eldri, viðurkennda hnúta. Á sama tíma krefjast nútíma kerfi eins og háþróuð ökumannsaðstoð (ADAS) og hugbúnaðarstýrð ökutæki (SDV) mun meiri útreikninga. Flísar brúa þetta bil: með því að sameina öryggisflokks örstýringar, mikið minni og öfluga gervigreindarhraðala geta framleiðendur aðlagað SoC-a að þörfum hvers bílaframleiðanda – hraðar.
Þessir kostir ná lengra en bílar. Flísaarkitektúr er að breiðast út í gervigreind, fjarskipti og önnur svið, flýta fyrir nýsköpun í öllum atvinnugreinum og verða ört meginstoð í vegvísi hálfleiðara.
Samþætting örgjörva er háð samþjöppuðum, hraðvirkum tengingum milli eininga. Lykilþátturinn er millilagið — millilag, oft kísill, undir einingunum sem leiðir merki líkt og lítil rafrásarplata. Betri millilag þýða þéttari tengingu og hraðari merkjaskipti.
Háþróuð umbúðir bæta einnig aflgjafann. Þéttar fylkingar af örsmáum málmtengingum milli rafrása bjóða upp á nægar leiðir fyrir straum og gögn, jafnvel í þröngum rýmum, sem gerir kleift að flytja gögn með mikilli bandbreidd og nýta takmarkað pakkarými á skilvirkan hátt.
Algengasta aðferðin í dag er 2,5D samþætting: að setja marga deyja hlið við hlið á millistykki. Næsta stökk er 3D samþætting, þar sem deyja eru staflaðar lóðrétt með því að nota sílikonvíg (TSV) fyrir enn meiri þéttleika.
Með því að sameina mátlaga örgjörvahönnun (sem aðskilur virkni og gerðir rafrása) og þrívíddarstöflun fæst hraðari, minni og orkusparandi hálfleiðarar. Samstaðsetning minnis og útreikninga skilar mikilli bandvídd fyrir stór gagnasöfn - tilvalið fyrir gervigreind og önnur afkastamikil vinnuálag.
Lóðrétt staflan hefur þó í för með sér áskoranir. Hiti safnast upp hraðar, sem flækir hitastjórnun og afköst. Til að bregðast við þessu eru vísindamenn að þróa nýjar umbúðaaðferðir til að takast betur á við hitaþvinganir. Engu að síður er skriðþunginn mikill: samleitni örgjörva og þrívíddarsamþættingar er almennt talin byltingarkennd hugmyndafræði - tilbúin til að bera kyndilinn þar sem lögmál Moore endaði.
Birtingartími: 15. október 2025