Jak již bylo mnohokrát hlášeno, je třeba něco udělat s tranzistorem menším než 5 nm. Výrobci čipů dnes vyrábějí nejpokročilejší řešení využívající vertikální brány FinFET. FinFET tranzistory lze stále vyrábět pomocí 5nm a 4nm technických procesů (ať už tyto normy znamenají cokoliv), ale již ve fázi výroby 3nm polovodičů přestávají FinFET struktury fungovat, jak mají. Hradla tranzistorů jsou příliš malá a řídicí napětí není dostatečně nízké, aby tranzistory nadále plnily svou funkci hradel v integrovaných obvodech. Proto průmysl a zejména Samsung počínaje 3nm procesní technologií přejde na výrobu tranzistorů s prstencovými nebo všeobjímajícími hradly GAA (Gate-All-Around). S čerstvou tiskovou zprávou Samsung právě představil vizuální infografiku o struktuře nových tranzistorů a výhodách jejich použití.
Jak je znázorněno na obrázku výše, jak výrobní standardy klesaly, brány se vyvinuly z rovinných struktur, které by mohly ovládat jednu oblast pod bránou, k vertikálním kanálům obklopeným bránou ze tří stran a nakonec se přiblížily ke kanálům obklopeným branami s všechny čtyři strany. Celá tato cesta byla doprovázena zvětšením oblasti hradla kolem řízeného kanálu, což umožnilo snížit napájení tranzistorů, aniž by došlo ke snížení proudových charakteristik tranzistorů, což vedlo ke zvýšení výkonu tranzistorů. a snížení svodových proudů. V tomto ohledu se tranzistory GAA stanou novou korunou tvorby a nebudou vyžadovat výrazné přepracování klasických technologických procesů CMOS.
Kanály obklopené bránou mohou být vyrobeny buď ve formě tenkých můstků (nanodrátů) nebo ve formě širokých můstků nebo nanostránek. Samsung oznamuje svou volbu ve prospěch nanostránek a tvrdí, že svůj vývoj chrání patenty, i když všechny tyto struktury vyvinul, zatímco stále vstupuje do aliance s IBM a dalšími společnostmi, například s AMD. Samsung nebude nové tranzistory nazývat GAA, ale proprietárním názvem MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Široké stránky kanálů budou poskytovat významné proudy, kterých je v případě nanodrátových kanálů obtížné dosáhnout.
Přechod na kruhová hradla také zlepší energetickou účinnost nových tranzistorových struktur. To znamená, že lze snížit napájecí napětí tranzistorů. Pro struktury FinFET společnost nazývá prahovou hodnotu podmíněného snížení výkonu 0,75 V. Přechod na tranzistory MBCFET sníží tuto hranici ještě níže.
Další výhodou tranzistorů MBCFET společnost nazývá mimořádnou flexibilitu řešení. Pokud tedy lze vlastnosti FinFET tranzistorů ve výrobní fázi řídit pouze diskrétně a vložit do projektu pro každý tranzistor určitý počet hran, pak se navrhování obvodů s tranzistory MBCFET bude podobat nejjemnějšímu ladění pro každý projekt. A to bude velmi jednoduché: bude stačit vybrat požadovanou šířku kanálů nanostránek a tento parametr lze lineárně měnit.
Pro výrobu tranzistorů MBCFET, jak již bylo zmíněno výše, je bez výrazných změn vhodná klasická procesní technologie CMOS a průmyslová zařízení instalovaná v továrnách. Pouze fáze zpracování křemíkových plátků bude vyžadovat drobné úpravy, což je pochopitelné, a to je vše. Na straně kontaktních skupin a metalizačních vrstev dokonce nemusíte nic měnit.
Na závěr Samsung poprvé kvalitativně popisuje vylepšení, která s sebou přechod na 3nm procesní technologii a MBCFET tranzistory přinese (pro upřesnění, Samsung nehovoří přímo o 3nm procesní technologii, ale již dříve uvedl, že 4nm procesní technologie bude stále používat FinFET tranzistory). Ve srovnání se 7nm procesní technologií FinFET tedy přechod na novou normu a MBCFET zajistí 50% snížení spotřeby, 30% nárůst výkonu a 45% zmenšení plochy čipu. Ne „buď, nebo“, ale v celku. Kdy se to stane? Může se stát, že do konce roku 2021.
Zdroj: 3dnews.ru