Som har rapporterats många gånger måste något göras med en transistor mindre än 5 nm. Idag producerar chiptillverkare de mest avancerade lösningarna med hjälp av vertikala FinFET-grindar. FinFET-transistorer kan fortfarande produceras med hjälp av 5-nm och 4-nm tekniska processer (vad än dessa standarder betyder), men redan vid produktionsstadiet av 3-nm-halvledare slutar FinFET-strukturer att fungera som de ska. Transistorernas grindar är för små och styrspänningen är inte tillräckligt låg för att transistorerna ska fortsätta att utföra sin funktion som grindar i integrerade kretsar. Därför kommer industrin och i synnerhet Samsung, med utgångspunkt från 3nm-processtekniken, att byta till produktion av transistorer med ring- eller allomfattande GAA- (Gate-All-Around)-grindar. Med ett färskt pressmeddelande presenterade Samsung precis en visuell infografik om strukturen hos nya transistorer och fördelarna med att använda dem.
Som visas i illustrationen ovan, eftersom tillverkningsstandarden har sjunkit, har grindar utvecklats från plana strukturer som kan kontrollera ett enda område under grinden, till vertikala kanaler omgivna av en grind på tre sidor, och slutligen flyttas närmare kanaler omgivna av grindar med alla fyra sidorna. Hela denna väg åtföljdes av en ökning av grindområdet runt den kontrollerade kanalen, vilket gjorde det möjligt att minska strömförsörjningen till transistorerna utan att kompromissa med transistorernas nuvarande egenskaper, vilket ledde till en ökning av transistorernas prestanda. och en minskning av läckströmmar. I detta avseende kommer GAA-transistorer att bli en ny skapelsekrona och kommer inte att kräva betydande omarbetning av klassiska CMOS-teknologiska processer.
Kanalerna som omges av grinden kan produceras antingen i form av tunna broar (nanowires) eller i form av breda broar eller nanopages. Samsung tillkännager sitt val till förmån för nanopage och hävdar att de skyddar sin utveckling med patent, även om de utvecklade alla dessa strukturer samtidigt som de ingick en allians med IBM och andra företag, till exempel med AMD. Samsung kommer inte att kalla de nya transistorerna GAA, utan det egna namnet MBCFET (Multi Bridge Channel FET). Breda kanalsidor kommer att ge betydande strömmar, vilket är svårt att uppnå i fallet med nanotrådskanaler.
Övergången till ringgate kommer också att förbättra energieffektiviteten för nya transistorstrukturer. Detta innebär att transistorernas matningsspänning kan reduceras. För FinFET-strukturer kallar företaget den villkorade effektminskningströskeln 0,75 V. Övergången till MBCFET-transistorer kommer att sänka denna gräns ännu lägre.
Företaget kallar nästa fördel med MBCFET-transistorer för extraordinär flexibilitet i lösningar. Så om egenskaperna hos FinFET-transistorer i produktionsstadiet endast kan kontrolleras diskret, genom att lägga ett visst antal flanker i projektet för varje transistor, kommer design av kretsar med MBCFET-transistorer att likna den finaste inställningen för varje projekt. Och detta kommer att vara mycket enkelt att göra: det kommer att räcka för att välja den önskade bredden på nanopage-kanaler, och denna parameter kan ändras linjärt.
För produktion av MBCFET-transistorer, som nämnts ovan, är den klassiska CMOS-processtekniken och industriell utrustning installerad i fabriker lämpliga utan betydande förändringar. Endast bearbetningssteget av kiselskivor kommer att kräva mindre modifieringar, vilket är förståeligt, och det är allt. Från kontaktgruppernas och metalliseringsskiktens sida behöver du inte ens ändra någonting.
Sammanfattningsvis ger Samsung för första gången en kvalitativ beskrivning av de förbättringar som övergången till 3nm-processteknologin och MBCFET-transistorer kommer att föra med sig (för att förtydliga talar Samsung inte direkt om 3nm-processteknologin, men det har tidigare rapporterat att 4nm-processtekniken kommer fortfarande att använda FinFET-transistorer). Så, jämfört med 7nm FinFET-processteknologin, kommer övergången till den nya normen och MBCFET att ge en 50% minskning av förbrukningen, en 30% ökning av prestanda och en 45% minskning av chiparea. Inte "antingen eller", utan i sin helhet. När kommer detta att hända? Det kan hända att i slutet av 2021.
Källa: 3dnews.ru