Som det har blitt rapportert mange ganger, må noe gjøres med en transistor mindre enn 5 nm. I dag produserer brikkeprodusenter de mest avanserte løsningene ved hjelp av vertikale FinFET-porter. FinFET-transistorer kan fortsatt produseres ved hjelp av 5-nm og 4-nm tekniske prosesser (uansett hva disse standardene betyr), men allerede på produksjonsstadiet av 3-nm-halvledere slutter FinFET-strukturer å fungere som de skal. Portene til transistorene er for små og styrespenningen er ikke lav nok til at transistorene fortsetter å utføre sin funksjon som porter i integrerte kretser. Derfor vil industrien og spesielt Samsung, med utgangspunkt i 3nm-prosessteknologien, gå over til produksjon av transistorer med ring- eller altomfattende GAA-porter (Gate-All-Around). Med en fersk pressemelding presenterte Samsung nettopp en visuell infografikk om strukturen til nye transistorer og fordelene ved å bruke dem.
Som vist i illustrasjonen ovenfor, ettersom produksjonsstandardene har gått ned, har porter utviklet seg fra plane strukturer som kan kontrollere et enkelt område under porten, til vertikale kanaler omgitt av en port på tre sider, og til slutt beveger seg nærmere kanaler omgitt av porter med alle fire sider. Hele denne banen ble ledsaget av en økning i portområdet rundt den kontrollerte kanalen, noe som gjorde det mulig å redusere strømforsyningen til transistorene uten å kompromittere transistorenes strømegenskaper, og derfor førte til en økning i ytelsen til transistorene. og en reduksjon i lekkasjestrømmer. I denne forbindelse vil GAA-transistorer bli en ny skapelseskrone og vil ikke kreve betydelig omarbeiding av klassiske CMOS-teknologiske prosesser.
Kanalene som er omgitt av porten kan produseres enten i form av tynne broer (nanowires) eller i form av brede broer eller nanopages. Samsung kunngjør sitt valg til fordel for nanosider og hevder å beskytte utviklingen med patenter, selv om de utviklet alle disse strukturene mens de fortsatt inngikk en allianse med IBM og andre selskaper, for eksempel med AMD. Samsung vil ikke kalle de nye transistorene GAA, men det proprietære navnet MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Brede kanalsider vil gi betydelige strømmer, noe som er vanskelig å oppnå når det gjelder nanotrådkanaler.
Overgangen til ringporter vil også forbedre energieffektiviteten til nye transistorstrukturer. Dette betyr at forsyningsspenningen til transistorene kan reduseres. For FinFET-strukturer kaller selskapet den betingede effektreduksjonsterskelen 0,75 V. Overgangen til MBCFET-transistorer vil senke denne grensen enda lavere.
Selskapet kaller den neste fordelen med MBCFET-transistorer ekstraordinær fleksibilitet av løsninger. Så hvis egenskapene til FinFET-transistorer på produksjonsstadiet bare kan kontrolleres diskret, ved å sette et visst antall kanter inn i prosjektet for hver transistor, vil design av kretser med MBCFET-transistorer ligne den fineste justeringen for hvert prosjekt. Og dette vil være veldig enkelt å gjøre: det vil være nok å velge den nødvendige bredden på nanosidekanaler, og denne parameteren kan endres lineært.
For produksjon av MBCFET-transistorer, som nevnt ovenfor, er den klassiske CMOS-prosessteknologien og industrielt utstyr installert i fabrikker egnet uten vesentlige endringer. Bare behandlingsstadiet til silisiumskiver vil kreve mindre modifikasjoner, noe som er forståelig, og det er alt. Fra kontaktgruppene og metalliseringslagene trenger du ikke engang å endre noe.
Avslutningsvis gir Samsung for første gang en kvalitativ beskrivelse av forbedringene som overgangen til 3nm prosessteknologi og MBCFET transistorer vil føre med seg (for å presisere snakker Samsung ikke direkte om 3nm prosessteknologi, men det har tidligere rapportert at 4nm prosessteknologi vil fortsatt bruke FinFET transistorer). Så sammenlignet med 7nm FinFET-prosessteknologi, vil overgang til den nye normen og MBCFET gi en 50 % reduksjon i forbruk, en 30 % økning i ytelse og en 45 % reduksjon i brikkeareal. Ikke «enten eller», men i helhet. Når vil dette skje? Det kan skje innen utgangen av 2021.
Kilde: 3dnews.ru