Como se ha informado muchas veces, es necesario hacer algo con un transistor de menos de 5 nm. Hoy en día, los fabricantes de chips están produciendo las soluciones más avanzadas utilizando puertas verticales FinFET. Los transistores FinFET todavía se pueden producir utilizando procesos técnicos de 5 nm y 4 nm (lo que signifiquen estos estándares), pero ya en la etapa de producción de semiconductores de 3 nm, las estructuras FinFET dejan de funcionar como deberían. Las puertas de los transistores son demasiado pequeñas y el voltaje de control no es lo suficientemente bajo como para que los transistores sigan desempeñando su función como puertas en circuitos integrados. Por lo tanto, la industria y, en particular, Samsung, a partir de la tecnología de proceso de 3 nm, pasarán a la producción de transistores con puertas de anillo o GAA (Gate-All-Around) que lo abarcan todo. En un comunicado de prensa reciente, Samsung acaba de presentar una infografía visual sobre la estructura de los nuevos transistores y las ventajas de su uso.
Como se muestra en la ilustración anterior, a medida que los estándares de fabricación han disminuido, las compuertas han evolucionado desde estructuras planas que podían controlar un área única debajo de la compuerta, a canales verticales rodeados por una compuerta en tres lados y, finalmente, acercándose a canales rodeados por compuertas con los cuatro lados. Todo este camino estuvo acompañado por un aumento en el área de la puerta alrededor del canal controlado, lo que permitió reducir el suministro de energía a los transistores sin comprometer las características actuales de los transistores, lo que condujo a un aumento en el rendimiento de los transistores. y una disminución de las corrientes de fuga. En este sentido, los transistores GAA se convertirán en una nueva corona de la creación y no requerirán una reelaboración significativa de los procesos tecnológicos CMOS clásicos.
Los canales rodeados por la puerta se pueden fabricar en forma de puentes finos (nanocables) o en forma de puentes anchos o nanopáginas. Samsung anuncia su elección a favor de las nanopáginas y pretende proteger su desarrollo con patentes, aunque desarrolló todas estas estructuras al mismo tiempo que establecía una alianza con IBM y otras empresas, por ejemplo con AMD. Samsung no llamará a los nuevos transistores GAA, sino el nombre de marca MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Las páginas de canales anchos proporcionarán corrientes significativas, que son difíciles de lograr en el caso de canales de nanocables.
La transición a puertas en anillo también mejorará la eficiencia energética de las nuevas estructuras de transistores. Esto significa que se puede reducir la tensión de alimentación de los transistores. Para las estructuras FinFET, la compañía llama al umbral de reducción de potencia condicional 0,75 V. La transición a los transistores MBCFET reducirá aún más este límite.
La empresa considera que la siguiente ventaja de los transistores MBCFET es una extraordinaria flexibilidad de soluciones. Entonces, si las características de los transistores FinFET en la etapa de producción solo se pueden controlar de manera discreta, colocando un cierto número de bordes en el proyecto para cada transistor, entonces diseñar circuitos con transistores MBCFET se parecerá al ajuste más fino para cada proyecto. Y esto será muy sencillo de hacer: bastará con seleccionar el ancho requerido de los canales de nanopágina, y este parámetro se puede cambiar linealmente.
Para la producción de transistores MBCFET, como se mencionó anteriormente, la tecnología de proceso CMOS clásica y los equipos industriales instalados en las fábricas son adecuados sin cambios significativos. Sólo la etapa de procesamiento de las obleas de silicio requerirá modificaciones menores, lo cual es comprensible, y eso es todo. Por parte de los grupos de contacto y capas de metalización ni siquiera hay que cambiar nada.
En conclusión, Samsung por primera vez da una descripción cualitativa de las mejoras que traerá consigo la transición a la tecnología de proceso de 3 nm y a los transistores MBCFET (para aclarar, Samsung no está hablando directamente de la tecnología de proceso de 3 nm, pero anteriormente informó que la tecnología de proceso de 4 nm seguirá utilizando transistores FinFET). Entonces, en comparación con la tecnología de proceso FinFET de 7 nm, pasar a la nueva norma y MBCFET proporcionará una reducción del 50 % en el consumo, un aumento del 30 % en el rendimiento y una reducción del 45 % en el área del chip. No “lo uno o lo otro”, sino en su totalidad. ¿Cuándo sucederá esto? Puede suceder que para finales de 2021.
Fuente: 3dnews.ru