ตามที่ได้รายงานไปหลายครั้ง จำเป็นต้องทำอะไรสักอย่างกับทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร ปัจจุบัน ผู้ผลิตชิปกำลังผลิตโซลูชันที่ทันสมัยที่สุดโดยใช้ประตู FinFET แนวตั้ง ทรานซิสเตอร์ FinFET ยังคงสามารถผลิตได้โดยใช้กระบวนการทางเทคนิค 5 นาโนเมตรและ 4 นาโนเมตร (ไม่ว่ามาตรฐานเหล่านี้จะหมายถึงอะไรก็ตาม) แต่เมื่ออยู่ในขั้นตอนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ 3 นาโนเมตร โครงสร้าง FinFET ก็หยุดทำงานอย่างที่ควรจะเป็น ประตูของทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กเกินไปและแรงดันไฟฟ้าควบคุมไม่ต่ำเพียงพอสำหรับทรานซิสเตอร์ที่จะทำหน้าที่เป็นประตูในวงจรรวมต่อไป ดังนั้น อุตสาหกรรมและโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Samsung ที่เริ่มต้นจากเทคโนโลยีการผลิต 3 นาโนเมตร จะเปลี่ยนไปใช้การผลิตทรานซิสเตอร์แบบวงแหวนหรือเกท GAA (Gate-All-Around) ที่ครอบคลุมทั้งหมด ในการแถลงข่าวล่าสุด Samsung เพิ่งนำเสนออินโฟกราฟิกแบบภาพเกี่ยวกับโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ใหม่และข้อดีของการใช้งาน
ดังที่แสดงในภาพประกอบด้านบน เนื่องจากมาตรฐานการผลิตลดลง ประตูได้พัฒนาจากโครงสร้างระนาบที่สามารถควบคุมพื้นที่เดียวใต้ประตู มาเป็นช่องแนวตั้งที่ล้อมรอบด้วยประตูสามด้าน และในที่สุดก็เคลื่อนเข้าใกล้ช่องที่ล้อมรอบด้วยประตูมากขึ้นโดยมี ทั้งสี่ด้าน เส้นทางทั้งหมดนี้มาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของพื้นที่เกตรอบๆ ช่องสัญญาณควบคุม ซึ่งทำให้สามารถลดการจ่ายไฟให้กับทรานซิสเตอร์ได้โดยไม่กระทบต่อคุณลักษณะกระแสไฟของทรานซิสเตอร์ จึงส่งผลให้ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น และกระแสไฟรั่วลดลง ในเรื่องนี้ ทรานซิสเตอร์ GAA จะกลายเป็นมงกุฎแห่งการสร้างสรรค์ใหม่และไม่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงกระบวนการทางเทคโนโลยี CMOS แบบคลาสสิกอย่างมีนัยสำคัญ
ช่องที่ล้อมรอบด้วยประตูสามารถผลิตได้ทั้งในรูปแบบของสะพานบาง (สายนาโน) หรือในรูปแบบของสะพานกว้างหรือนาโนเพจ Samsung ประกาศทางเลือกที่สนับสนุนนาโนเพจและอ้างว่าปกป้องการพัฒนาด้วยสิทธิบัตร แม้ว่าจะพัฒนาโครงสร้างเหล่านี้ทั้งหมดในขณะที่ยังคงเข้าร่วมเป็นพันธมิตรกับ IBM และบริษัทอื่นๆ เช่น กับ AMD Samsung จะไม่เรียกทรานซิสเตอร์ตัวใหม่ว่า GAA แต่เป็นชื่อกรรมสิทธิ์ MBCFET (Multi Bridge Channel FET) หน้าช่องสัญญาณแบบกว้างจะให้กระแสที่สำคัญ ซึ่งทำได้ยากในกรณีของช่องสัญญาณนาโนไวร์
การเปลี่ยนไปใช้ริงเกตจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโครงสร้างทรานซิสเตอร์ใหม่ด้วย ซึ่งหมายความว่าสามารถลดแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ได้ สำหรับโครงสร้าง FinFET บริษัทเรียกเกณฑ์การลดพลังงานแบบมีเงื่อนไขที่ 0,75 V การเปลี่ยนไปใช้ทรานซิสเตอร์ MBCFET จะลดขีดจำกัดนี้ให้ต่ำลงอีก
บริษัทเรียกข้อได้เปรียบถัดไปของทรานซิสเตอร์ MBCFET คือความยืดหยุ่นในการแก้ปัญหาเป็นพิเศษ ดังนั้น หากคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ FinFET ในขั้นตอนการผลิตสามารถควบคุมได้แยกกันเท่านั้น โดยใส่ขอบจำนวนหนึ่งลงในโปรเจ็กต์สำหรับทรานซิสเตอร์แต่ละตัว การออกแบบวงจรด้วยทรานซิสเตอร์ MBCFET จะคล้ายกับการปรับแต่งที่ดีที่สุดสำหรับแต่ละโปรเจ็กต์ และนี่จะง่ายมากที่จะทำ: ก็เพียงพอแล้วที่จะเลือกความกว้างที่ต้องการของช่องนาโนเพจและพารามิเตอร์นี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้เชิงเส้น
สำหรับการผลิตทรานซิสเตอร์ MBCFET ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เทคโนโลยีกระบวนการ CMOS แบบคลาสสิกและอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ติดตั้งในโรงงานมีความเหมาะสมโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ เฉพาะขั้นตอนการประมวลผลของเวเฟอร์ซิลิคอนเท่านั้นที่ต้องมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ซึ่งเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ แค่นั้นเอง ในส่วนของกลุ่มผู้ติดต่อและเลเยอร์การเคลือบโลหะ คุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงอะไรเลยด้วยซ้ำ
โดยสรุป Samsung เป็นครั้งแรกที่ให้คำอธิบายเชิงคุณภาพเกี่ยวกับการปรับปรุงที่การเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีการผลิต 3 นาโนเมตรและทรานซิสเตอร์ MBCFET จะนำมาด้วย (เพื่อชี้แจงให้กระจ่างว่า Samsung ไม่ได้พูดถึงเทคโนโลยีการผลิต 3 นาโนเมตรโดยตรง แต่รายงานก่อนหน้านี้ว่า เทคโนโลยีการผลิต 4 นาโนเมตรจะยังคงใช้ทรานซิสเตอร์ FinFET) ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการผลิต FinFET ขนาด 7 นาโนเมตร การเปลี่ยนไปสู่มาตรฐานใหม่และ MBCFET จะทำให้การบริโภคลดลง 50% ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 30% และพื้นที่ชิปลดลง 45% ไม่ใช่ "อย่างใดอย่างหนึ่งหรือ" แต่เป็นทั้งหมด สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใด? มันอาจเกิดขึ้นได้ภายในสิ้นปี 2021
ที่มา: 3dnews.ru