Como já foi relatado muitas vezes, algo precisa ser feito com um transistor menor que 5 nm. Hoje, os fabricantes de chips estão produzindo as soluções mais avançadas usando portas FinFET verticais. Os transistores FinFET ainda podem ser produzidos usando processos técnicos de 5 nm e 4 nm (seja lá o que esses padrões signifiquem), mas já na fase de produção de semicondutores de 3 nm, as estruturas FinFET param de funcionar como deveriam. As portas dos transistores são muito pequenas e a tensão de controle não é baixa o suficiente para que os transistores continuem a desempenhar sua função como portas em circuitos integrados. Portanto, a indústria e, em particular, a Samsung, a partir da tecnologia de processo de 3 nm, passarão para a produção de transistores com portas anelares ou GAA (Gate-All-Around) abrangentes. Com um comunicado de imprensa recente, a Samsung acaba de apresentar um infográfico visual sobre a estrutura dos novos transistores e as vantagens de utilizá-los.
Conforme mostrado na ilustração acima, à medida que os padrões de fabricação diminuíram, as comportas evoluíram de estruturas planas que poderiam controlar uma única área sob a comporta, para canais verticais cercados por uma comporta em três lados e, finalmente, aproximando-se de canais cercados por comportas com todos os quatro lados. Todo esse caminho foi acompanhado por um aumento na área da porta ao redor do canal controlado, o que possibilitou reduzir a alimentação dos transistores sem comprometer as características de corrente dos transistores, levando, portanto, a um aumento no desempenho dos transistores e uma diminuição nas correntes de fuga. Nesse sentido, os transistores GAA se tornarão uma nova coroa de criação e não exigirão uma reformulação significativa dos processos tecnológicos CMOS clássicos.
Os canais circundados pela porta podem ser produzidos na forma de pontes finas (nanofios) ou na forma de pontes largas ou nanopáginas. A Samsung anuncia a sua escolha a favor das nanopages e afirma proteger o seu desenvolvimento com patentes, embora tenha desenvolvido todas estas estruturas ao mesmo tempo que celebrava uma aliança com a IBM e outras empresas, por exemplo, com a AMD. A Samsung não chamará os novos transistores de GAA, mas sim o nome proprietário MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Páginas largas de canais fornecerão correntes significativas, que são difíceis de alcançar no caso de canais de nanofios.
A transição para portas circulares também melhorará a eficiência energética de novas estruturas de transistores. Isto significa que a tensão de alimentação dos transistores pode ser reduzida. Para estruturas FinFET, a empresa chama o limite de redução de potência condicional de 0,75 V. A transição para transistores MBCFET reduzirá ainda mais esse limite.
A empresa chama a próxima vantagem dos transistores MBCFET de extraordinária flexibilidade de soluções. Portanto, se as características dos transistores FinFET na fase de produção só puderem ser controladas discretamente, colocando um certo número de arestas no projeto para cada transistor, então projetar circuitos com transistores MBCFET se assemelhará ao melhor ajuste para cada projeto. E isso será muito simples de fazer: bastará selecionar a largura necessária dos canais nanopage, e este parâmetro pode ser alterado linearmente.
Para a produção de transistores MBCFET, conforme mencionado acima, a clássica tecnologia de processo CMOS e os equipamentos industriais instalados nas fábricas são adequados sem alterações significativas. Apenas a etapa de processamento dos wafers de silício exigirá pequenas modificações, o que é compreensível e pronto. Por parte dos grupos de contato e camadas de metalização, você nem precisa alterar nada.
Concluindo, a Samsung fornece pela primeira vez uma descrição qualitativa das melhorias que a transição para a tecnologia de processo de 3 nm e os transistores MBCFET trarão consigo (para esclarecer, a Samsung não está falando diretamente sobre a tecnologia de processo de 3 nm, mas relatou anteriormente que a tecnologia de processo de 4 nm ainda usará transistores FinFET). Assim, em comparação com a tecnologia de processo FinFET de 7nm, a mudança para a nova norma e MBCFET proporcionará uma redução de 50% no consumo, um aumento de 30% no desempenho e uma redução de 45% na área do chip. Não “um ou outro”, mas na totalidade. Quando isso acontecerá? Pode acontecer que até ao final de 2021.
Fonte: 3dnews.ru