Comme cela a été signalé à plusieurs reprises, il faut faire quelque chose avec un transistor inférieur à 5 nm. Aujourd'hui, les fabricants de puces produisent les solutions les plus avancées utilisant des portes FinFET verticales. Les transistors FinFET peuvent encore être produits à l'aide de procédés techniques 5 nm et 4 nm (quelle que soit la signification de ces normes), mais déjà au stade de la production de semi-conducteurs 3 nm, les structures FinFET cessent de fonctionner comme elles le devraient. Les grilles des transistors sont trop petites et la tension de commande n'est pas suffisamment basse pour que les transistors continuent à remplir leur fonction de grilles dans les circuits intégrés. Par conséquent, l'industrie et, en particulier, Samsung, à partir de la technologie de traitement 3 nm, passeront à la production de transistors avec des portes GAA (Gate-All-Around) en anneau ou englobantes. Dans un récent communiqué de presse, Samsung vient de présenter une infographie visuelle sur la structure des nouveaux transistors et les avantages de leur utilisation.
Comme le montre l'illustration ci-dessus, à mesure que les normes de fabrication ont décliné, les portes ont évolué de structures planaires pouvant contrôler une seule zone sous la porte, à des canaux verticaux entourés d'une porte sur trois côtés, pour finalement se rapprocher de canaux entourés de portes avec les quatre côtés. L'ensemble de ce chemin s'est accompagné d'une augmentation de la surface de grille autour du canal contrôlé, ce qui a permis de réduire l'alimentation des transistors sans compromettre les caractéristiques de courant des transistors, conduisant ainsi à une augmentation des performances des transistors. et une diminution des courants de fuite. À cet égard, les transistors GAA deviendront une nouvelle couronne de création et ne nécessiteront pas de refonte significative des processus technologiques CMOS classiques.
Les canaux entourés par la grille peuvent être réalisés soit sous forme de ponts minces (nanofils), soit sous forme de ponts larges ou nanopages. Samsung annonce son choix en faveur des nanopages et prétend protéger son développement par des brevets, même s'il a développé toutes ces structures tout en concluant une alliance avec IBM et d'autres sociétés, par exemple avec AMD. Samsung n'appellera pas les nouveaux transistors GAA, mais le nom propriétaire MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Des pages de canaux larges fourniront des courants importants, difficiles à obtenir dans le cas de canaux à nanofils.
La transition vers les portes en anneau améliorera également l’efficacité énergétique des nouvelles structures de transistors. Cela signifie que la tension d'alimentation des transistors peut être réduite. Pour les structures FinFET, la société appelle le seuil de réduction de puissance conditionnelle 0,75 V. La transition vers les transistors MBCFET abaissera encore cette limite.
La société qualifie le prochain avantage des transistors MBCFET d'extraordinaire flexibilité des solutions. Ainsi, si les caractéristiques des transistors FinFET au stade de la production ne peuvent être contrôlées que discrètement, en plaçant un certain nombre d'arêtes dans le projet pour chaque transistor, alors la conception de circuits avec des transistors MBCFET ressemblera au réglage le plus fin pour chaque projet. Et ce sera très simple à faire : il suffira de sélectionner la largeur requise des canaux nanopages, et ce paramètre pourra être modifié linéairement.
Pour la production de transistors MBCFET, comme mentionné ci-dessus, la technologie de processus CMOS classique et les équipements industriels installés dans les usines conviennent sans modifications significatives. Seule l’étape de traitement des plaquettes de silicium nécessitera des modifications mineures, ce qui est compréhensible, et c’est tout. Du côté des groupes de contact et des couches de métallisation, vous n’avez même rien à changer.
En conclusion, Samsung donne pour la première fois une description qualitative des améliorations qu'apportera la transition vers la technologie de processus 3 nm et les transistors MBCFET (pour clarifier, Samsung ne parle pas directement de la technologie de processus 3 nm, mais il a précédemment signalé que la technologie de traitement 4 nm utilisera toujours des transistors FinFET). Ainsi, par rapport à la technologie de processus FinFET 7 nm, le passage à la nouvelle norme et au MBCFET entraînera une réduction de 50 % de la consommation, une augmentation de 30 % des performances et une réduction de 45 % de la surface de la puce. Non pas « soit, soit », mais dans la totalité. Quand est-ce que cela arrivera ? Cela pourrait arriver d’ici la fin de 2021.
Source: 3dnews.ru