Тут два нюанса.

1. Только у Intel есть так называемые 22 нм, которые, кстати, не меняются уже 3 года.

2. Посмотрите TDP и стоимость последних процессоров i7. Она дошла до 1 000 $.

Исходя из вышеописанного я могу сказать, что интенсивное развитие микроэлектроники достигло своего предела. Теперь приходится развиваться только экстенсивно, что повышает энергопотребление.

Если брать последний процессор Intel на архитектуре Haswell-E — Intel Core i7-5960X, то вы обнаружите, что он создан по топонорме 22 нм, которая не меняется уже 3 года, имеет TDP 140 Вт и стоит 900 $ в США.

Как повысить производительность процессора? Для этого нужно либо увеличить число находящихся в нём транзисторов, либо увеличить частоту их работы.

Если увеличивать число транзисторов (экстенсивный путь развития), то повышается энергопотребление процессора.

А к чему приведёт повышение частоты транзистора (интенсивный путь)? Чтобы транзистор сработал (открылся или закрылся) электроны должны успеть насытить его специальные слои. И если частота «туда-сюда дёрганий» этих электронов будет высока, то они не будут успевать насыщать эти слои. Транзистор не будет срабатывать. Чтобы повысить частоту работы транзистора необходимо либо повысить число электронов которые будут течь по его структурам, чтобы срабатывание происходило гарантированно, для чего придётся увеличить ток, либо повысить напряжение, чтобы электроны движимые электромагнитным полем летели быстрее. Эти требования снова повышают энергопотребление. При этом и в первом и во втором случае рано или поздно наступит пробой. Транзистор сгорит. По этому транзисторы всегда стараются эксплуатировать на оптимальных для их функционирования частотах.

Повышение энергопотребления имеет свои пределы. Не будете же вы ставить себе на стол постоянно работающий чайник. Дорого и опасно.

По этому решили использовать другой путь. Меньше транзистор — меньше энергия. Меньше энергия, значит можно использовать больше транзисторов. Больше транзисторов — больше производительность.

В субмикронную область (менее 100 нм) человечество вошло с помощью газовых лазеров на основе аргона и фтора. Кстати изобретённых в СССР. Этот лазер давал необходимую длину волны — 193 нм, которая позволяла получать на пластинах экспозиции необходимого размера. Но это было последнее вещество относительно легко излучающее свет. Чтобы получать излучение на более коротких длинах волн нужен был источник, который никак не могли изобрести.

Что-то подобное с происходящим сейчас на рынке процессоров для персональных компьютеров я уже видел. И центральные и графические процессоры в одно время упёрлись в 65 нм. Их стали делать горячими и шумными, из-за быстрых вентиляторов. Тогда (2004 год) на многочисленных конференциях народ из полупроводниковой промышленности надеялся на скорый приход экстремальной ультрафиолетовой литографии (13,5 нм). А она всё не появлялась и не появлялась.

Но тут появилась иммерсионная литография с которой выступила фирма ASML. В то время она не была лидером рынка фотолитографов.

 http://www.russianelectro...nabworldmarket/doc/62047/ 

Погружение уменьшающей линзы в воду благодаря её коэффициенту преломления 1,44 позволяло на старом ArF лазере, с длиной волны 193 нм, получать разрешение с топонормой вплоть до 38 нм.

И тогда появились новые производительные процессоры и новые видеокарты, которые вдруг «затихли» в корпусах. К тому же Intel в то время полностью пересмотрел свою архитектуру.

Использование более меньших топонорм возможно при использовании жидкостей с ещё большим коэффициентом преломления чем вода, а также с помощью многократного экспонирования, что значительно повышает стоимость производства микросхем.

К тому же реальные размеры затворов транзисторов в современных микросхемах всё-таки больше чем заявляют производители. Посмотрите на реальную длину затвора транзисторов фирмы Intel.

30 нм, а не 22! Меньшие цифры используются в маркетинговых целях для оставления в сознании людей продолжающегося прогресса.

Уменьшение топонормы привело к ещё одному казусу. При уменьшении площади затвора транзистора уменьшается ёмкость его затвора(так как затвор представляет из себя конденсатор, он даже рисуется в топологических схемах похожим на конденсатор), что уменьшает проходящий через него ток. Для увеличения ёмкости стали использовать более лучшие подзатворные диэлектрики. Эта технология называется High-k. Её применили на топонорме 45 нм и она позволила повысить подвижность электронов в транзисторах.

Далее основные производители микроэлектроники уменьшали толщину этого диэлектрика, что также повышало ёмкость затвора транзисторов и увеличивали число экспонирований пластин, тем самым получали рост производительности. При этом уменьшение толщины подзатворного диэлектрика достигается не фотолитографом, а специальными напыляющими установками. Вот эти нововведения и выдавали сначала за 32 нм, а потом за 28 нм, при реально большей топонорме.

А далее наступило следующее. При толщинах подзатворного диэлектрика 5 нм появились токи утечки. Электроны стали туннелировать из транзистора в подложку, а нормально через транзистор не текли. Как ещё повысить подвижность электронов в транзисторе? И тогда фирма Intel стала использовать новые транзисторы с Т-образными затворами.

Эта технология называется FinFET. И применив её Intel стали говорить, что их транзисторы сделаны по технологии 22 нм, что на самом деле было не так. Их транзисторы были чуть меньше чем сделанные у конкурента, фирмы TSMC, но они имели большую подвижность электронов благодаря возросшей площади затвора, что снова повысило ёмкость транзисторов. Это позволило понизить напряжение необходимое для функционирования транзисторов и тем самым уменьшить энергопотребление процессора. А соответственно это позволило увеличить количество этих транзисторов, что в свою очередь снова повысило производительность.

Значительная часть экономии электроэнергии в СБИС сейчас связана не только с применением малых топонорм, но и с применением технологий HiK и FinFET. Скажу даже больше, наши производители также используют эти технологии, но в транзисторах побольше.     Это позволяет получить большие сверхвысокочастотные транзисторы — СВЧ. Т. е. современное совершенствование транзистора фактически связано с совершенствованием микроэлектронных конденсаторов. А конденсаторы в свою очередь напрямую связаны с энергетикой.

Время идёт и фирма ASML уже выпустила новый фотолитограф на экстремальном ультрафиолете, в котором используются детали российского производства, но внедрять эти литографы мир не спешит. К примеру Intel заявили, что собираются делать 14 нм (так называемые) на старых аргон-фторовых литографах.

Последнее говорит только об одном, будущие процессоры будут только расти в цене. А применение новых литографов с длиной волны 13,5 нм не позволяет снизить себестоимость производства из-за стоимости установки (120 миллионов $), и необходимости разработки и применения новых фоторезистов.