Come è stato riportato più volte, è necessario fare qualcosa con un transistor più piccolo di 5 nm. Oggi, i produttori di chip producono le soluzioni più avanzate utilizzando porte FinFET verticali. I transistor FinFET possono ancora essere prodotti utilizzando processi tecnici a 5 e 4 nm (qualunque cosa significhino questi standard), ma già nella fase di produzione dei semiconduttori a 3 nm, le strutture FinFET smettono di funzionare come dovrebbero. Le porte dei transistor sono troppo piccole e la tensione di controllo non è sufficientemente bassa da consentire ai transistor di continuare a svolgere la loro funzione di porte nei circuiti integrati. Pertanto, l'industria e, in particolare, Samsung, partendo dalla tecnologia di processo a 3 nm, passeranno alla produzione di transistor con gate GAA (Gate-All-Around) ad anello o onnicomprensivi. Con un nuovo comunicato stampa, Samsung ha appena presentato un'infografica visiva sulla struttura dei nuovi transistor e sui vantaggi del loro utilizzo.
Come mostrato nell'illustrazione sopra, con il declino degli standard di produzione, i cancelli si sono evoluti da strutture planari che potevano controllare una singola area sotto il cancello, a canali verticali circondati da un cancello su tre lati, e infine avvicinandosi ai canali circondati da cancelli con tutti e quattro i lati. L'intero percorso è stato accompagnato da un aumento dell'area di gate attorno al canale controllato, che ha permesso di ridurre l'alimentazione ai transistor senza compromettere le caratteristiche attuali dei transistor, portando quindi ad un aumento delle prestazioni dei transistor e una diminuzione delle correnti di dispersione. A questo proposito, i transistor GAA diventeranno una nuova corona di creazione e non richiederanno una rielaborazione significativa dei classici processi tecnologici CMOS.
I canali circondati dal gate possono essere realizzati sotto forma di ponti sottili (nanofili) oppure sotto forma di ponti larghi o nanopagine. Samsung annuncia la sua scelta a favore delle nanopagine e afferma di proteggere il suo sviluppo con brevetti, sebbene abbia sviluppato tutte queste strutture stringendo comunque un'alleanza con IBM e altre società, ad esempio con AMD. Samsung non chiamerà i nuovi transistor GAA, ma il nome proprietario MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Le pagine di canale ampie forniranno correnti significative, difficili da ottenere nel caso dei canali di nanofili.
Il passaggio ai gate ad anello migliorerà anche l'efficienza energetica delle nuove strutture dei transistor. Ciò significa che la tensione di alimentazione ai transistor può essere ridotta. Per le strutture FinFET, l'azienda definisce la soglia di riduzione di potenza condizionale 0,75 V. Il passaggio ai transistor MBCFET abbasserà questo limite ancora più in basso.
L'azienda definisce il prossimo vantaggio dei transistor MBCFET la straordinaria flessibilità delle soluzioni. Pertanto, se le caratteristiche dei transistor FinFET nella fase di produzione possono essere controllate solo in modo discreto, inserendo un certo numero di fronti nel progetto per ciascun transistor, la progettazione di circuiti con transistor MBCFET assomiglierà alla messa a punto più raffinata per ciascun progetto. E questo sarà molto semplice da fare: sarà sufficiente selezionare la larghezza richiesta dei canali delle nanopagine e questo parametro potrà essere modificato in modo lineare.
Per la produzione di transistor MBCFET, come accennato in precedenza, la classica tecnologia di processo CMOS e le apparecchiature industriali installate nelle fabbriche sono adatte senza modifiche significative. Solo la fase di lavorazione dei wafer di silicio richiederà piccole modifiche, il che è comprensibile, e questo è tutto. Per quanto riguarda i gruppi di contatti e gli strati di metallizzazione non è nemmeno necessario modificare nulla.
In conclusione, Samsung fornisce per la prima volta una descrizione qualitativa dei miglioramenti che il passaggio alla tecnologia del processo a 3 nm e ai transistor MBCFET porterà con sé (per chiarire, Samsung non sta parlando direttamente della tecnologia del processo a 3 nm, ma ha precedentemente riferito che la tecnologia di processo a 4 nm utilizzerà ancora transistor FinFET). Quindi, rispetto alla tecnologia di processo FinFET a 7 nm, il passaggio alla nuova norma e MBCFET fornirà una riduzione del consumo del 50%, un aumento delle prestazioni del 30% e una riduzione del 45% dell'area del chip. Non “o, o”, ma nella totalità. Quando accadrà questo? Potrebbe succedere che entro la fine del 2021.
Fonte: 3dnews.ru