Kuten useaan otteeseen on raportoitu, alle 5 nm:n transistorille on tehtävä jotain. Nykyään siruvalmistajat tuottavat edistyksellisimpiä ratkaisuja pystysuoralla FinFET-portilla. FinFET-transistoreja voidaan valmistaa edelleen 5 nm ja 4 nm teknisillä prosesseilla (mitä nämä standardit tarkoittavat), mutta jo 3 nm:n puolijohteiden valmistusvaiheessa FinFET-rakenteet lakkaavat toimimasta niin kuin pitäisi. Transistoreiden portit ovat liian pieniä ja ohjausjännite ei ole tarpeeksi alhainen, jotta transistorit voisivat jatkaa tehtäväänsä integroitujen piirien porttina. Siksi teollisuus ja erityisesti Samsung siirtyvät 3nm prosessiteknologiasta alkaen rengas- tai kaikenkattava GAA (Gate-All-Around) -porttien tuotantoon. Samsung esitteli tuoreella lehdistötiedotteella visuaalisen infografiikan uusien transistorien rakenteesta ja niiden käytön eduista.
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, valmistusstandardien heikkeneessä portit ovat kehittyneet tasomaisista rakenteista, jotka pystyivät hallitsemaan yhtä portin alla olevaa aluetta, pystysuuntaisiksi kanaviksi, joita ympäröi portti kolmelta sivulta, ja lopulta lähemmäksi kanavia, joita ympäröivät portit. kaikki neljä puolta. Tätä koko polkua seurasi porttialueen kasvu ohjatun kanavan ympärillä, mikä mahdollisti transistoreiden tehonsyötön vähentämisen vaarantamatta transistorien virtaominaisuuksia, mikä johti transistorien suorituskyvyn kasvuun. ja vuotovirtojen väheneminen. Tässä suhteessa GAA-transistoreista tulee uusi luomisen kruunu, eivätkä ne vaadi merkittäviä klassisten CMOS-teknologisten prosessien uudelleenkäsittelyä.
Portin ympäröimät kanavat voidaan valmistaa joko ohuina silloina (nanolangoina) tai leveinä silloina tai nanosivuina. Samsung ilmoittaa valintansa nanosivujen hyväksi ja väittää suojelevansa kehitystään patenteilla, vaikka se kehitti kaikki nämä rakenteet samalla kun se solmi liittoutuman IBM:n ja muiden yritysten, esimerkiksi AMD:n, kanssa. Samsung ei kutsu uusia transistoreja GAA:ksi, vaan omalla nimellä MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Leveät kanavasivut tarjoavat merkittäviä virtoja, joita on vaikea saavuttaa nanolankakanavien tapauksessa.
Siirtyminen rengasportteihin parantaa myös uusien transistorirakenteiden energiatehokkuutta. Tämä tarkoittaa, että transistorien syöttöjännitettä voidaan pienentää. FinFET-rakenteille yhtiö kutsuu ehdollista tehonvähennyskynnystä 0,75 V. Siirtyminen MBCFET-transistoreihin laskee tätä rajaa vieläkin alemmas.
Yhtiö kutsuu MBCFET-transistorien seuraavaksi eduksi ratkaisujen poikkeuksellista joustavuutta. Joten jos FinFET-transistorien ominaisuuksia tuotantovaiheessa voidaan ohjata vain diskreetti, laittamalla jokaiselle transistorille tietty määrä reunoja projektiin, niin piirien suunnittelu MBCFET-transistoreilla muistuttaa hienointa viritystä jokaiselle projektille. Ja tämä on hyvin yksinkertainen tehdä: riittää, kun valitaan nanosivukanavien vaadittu leveys, ja tätä parametria voidaan muuttaa lineaarisesti.
MBCFET-transistorien tuotantoon, kuten edellä mainittiin, klassinen CMOS-prosessitekniikka ja tehtaisiin asennetut teollisuuslaitteet sopivat ilman merkittäviä muutoksia. Vain piikiekkojen käsittelyvaihe vaatii pieniä muutoksia, mikä on ymmärrettävää, ja siinä kaikki. Kontaktiryhmien ja metallointikerrosten puolelta sinun ei tarvitse edes muuttaa mitään.
Yhteenvetona Samsung antaa ensimmäistä kertaa laadullisen kuvauksen parannuksista, joita siirtyminen 3nm prosessiteknologiaan ja MBCFET-transistoreihin tuo mukanaan (selvemyksenä, Samsung ei puhu suoraan 3nm prosessiteknologiasta, mutta se raportoi aiemmin, että 4nm:n prosessitekniikka käyttää edelleen FinFET-transistoreja). Joten verrattuna 7 nm:n FinFET-prosessitekniikkaan siirtyminen uuteen normiin ja MBCFET:iin vähentää kulutusta 50 %, parantaa suorituskykyä 30 % ja sirun pinta-alaa 45 %. Ei "joko tai", vaan kokonaisuutena. Milloin tämä tapahtuu? Saattaa käydä niin vuoden 2021 loppuun mennessä.
Lähde: 3dnews.ru