ТСМК описал свое следующее поколение транзистор технологии на этой неделе в Международная конференция IEEE по электронным устройствам (IEDM) в Сан-Франциско. N2 или 2-нанометровыйтехнология является первым набегом гиганта по производству полупроводников на новую архитектуру транзисторов, названную нанолист или круговые ворота.
У Samsung есть процесс производства подобных устройств, и оба Интел и ТСМК рассчитываем произвести их в 2025 году.
По сравнению с самым передовым на сегодняшний день процессом TSMC, N3 (3-нанометровым), новая технология обеспечивает ускорение до 15 процентов или повышение энергоэффективности на целых 30 процентов, одновременно увеличивая плотность на 15 процентов.
N2 — «плод более чем четырехлетнего труда». Джеффри Йип— рассказал инженерам IEDM вице-президент TSMC по исследованиям, разработкам и передовым технологиям. Современный транзистор, ФинФЕТимеет в своей основе вертикальное ребро из кремния. Вместо этого нанолистовые транзисторы или транзисторы с круговым затвором имеют стопку узких кремниевых лент.
Эта разница не только обеспечивает лучший контроль потока тока через устройство, но также позволяет инженерам создавать более разнообразные устройства, создавая более широкие или более узкие нанолисты. FinFET могут обеспечить такое разнообразие только за счет увеличения количества ребер в устройстве — например, в устройстве с одним, двумя или тремя ребрами. Но нанолисты дают разработчикам возможность выбирать промежуточные градации, например, эквивалент 1,5 плавников или что-то еще, что лучше подходит для конкретной логической схемы.
Технология TSMC, получившая название Nanoflex, позволяет создавать разные логические ячейки из разных нанолистов.ширины на одном и том же чипе. Логические ячейки, изготовленные из узких устройств, могут составлять общую логику чипа, в то время как ячейки с более широкими нанолистами, способными пропускать больший ток и быстрее переключаться, будут составлять ядра ЦП.
Гибкость нанолиста особенно сильно влияет на SRAM, основную встроенную память процессора. На протяжении нескольких поколений эта ключевая схема, состоящая из 6 транзисторов, сокращалась не так быстро, как другая логика. Но N2, похоже, преодолела эту полосу стагнации масштабирования, в результате чего Йип назвал самую плотную ячейку SRAM на данный момент: 38 мегабит на квадратный миллиметр, что на 11 процентов больше, чем у предыдущей технологии N3. N3 удалось превзойти своего предшественника лишь на 6 процентов. «SRAM дает преимущество, получаемое от универсального подхода», — говорит Йип.
Будущие универсальные транзисторы с затвором
В то время как TSMC предоставила подробную информацию о транзисторе следующего года, Интел посмотрел на то, как долго промышленность сможет сокращать масштабы этого процесса. Ответ Intel: дольше, чем предполагалось изначально.
«Архитектура нанолистов на самом деле является последним рубежом в транзисторной архитектуре». Ашиш Агравал– рассказал инженерам технолог по кремниям из исследовательской группы Intel по компонентам. Даже будущее дополнительный полевой транзистор (CFET) устройства, которые, возможно, появятся в середине 2030-х годов, построены из нанолистов. «Поэтому важно, чтобы исследователи понимали их пределы», — сказал Агравал.
«Мы не уперлись в стену. Это осуществимо, и вот доказательство… Мы делаем действительно очень хороший транзистор». —Санджай Натараджан, Интел
Intel доказала, что транзистор с длиной затвора 6 нанометров работает хорошо.Интел
Intel исследовала критический коэффициент масштабирования — длину затвора, которая представляет собой расстояние, покрываемое затвором между истоком и стоком транзистора. Затвор контролирует поток тока через устройство. Уменьшение длины затвора имеет решающее значение для уменьшения минимального расстояния от устройства к устройству в стандартных логических схемах, которое по историческим причинам называется контактным полишагом или CPP.
«Масштабирование CPP в основном зависит от длины затвора, но прогнозируется, что оно остановится на длине затвора 10 нанометров», — сказал Агравал. Считалось, что 10 нанометров — это настолько малая длина затвора, что, помимо других проблем, через устройство будет протекать слишком большой ток, когда оно должно было быть выключено.
«Поэтому мы рассмотрели возможность снижения размера ниже 10 нанометров», — сказал Агравал. Intel изменила типичную структуру кругового затвора, так что устройство будет иметь только один нанолист, через который будет течь ток, когда устройство включено.
Утоньшая этот нанолист и модифицируя окружающие его материалы, команде удалось создать приемлемо работающее устройство с длиной затвора всего 6 нм и толщиной нанолиста всего 3 нм.
В конце концов, исследователи ожидают, что кремниевые устройства с универсальными затворами достигнут предела масштабирования, поэтому исследователи из Intel и других компаний работают над заменой кремния в нанолистах на 2D полупроводники например, дисульфид молибдена. Но результат в 6 нанометров означает, что те 2D полупроводники возможно, какое-то время не понадобится.
«Мы не уперлись в стену», — говорит Санджай Натараджанстарший вице-президент и генеральный менеджер по технологическим исследованиям Intel Foundry. «Это выполнимо, и вот доказательство… Мы делаем действительно очень хороший транзистор» с длиной канала 6 нанометров.
Статьи из вашего сайта
Статьи по теме в Интернете
2024-12-12 16:30:00
1734100901
#Технология #TSMC #IEEE #Spectrum
Продолжение темы