Der konzeptionelle Nanoblatttransistor von IBM hat eine fast zweifache Leistungssteigerung bei der Siedetemperatur von Stickstoff gezeigt. Es wird erwartet, dass dieser Erfolg zu mehreren technologischen Fortschritten führen und möglicherweise den Weg für den Ersatz von Nanoblatttransistoren durch FinFET-Transistoren ebnen wird. Noch spannender ist, dass dies zur Entwicklung einer leistungsstärkeren Chipklasse führen könnte.
Flüssiger Stickstoff wird im Halbleiterfertigungsprozess häufig verwendet, um Wärme abzuleiten und in kritischen Prozessbereichen eine inerte Umgebung zu schaffen. Sobald es jedoch seinen Siedepunkt erreicht, der bei 77 Kelvin oder -196 °C liegt, ist es in bestimmten Bereichen nicht mehr einsetzbar, da die aktuelle Generation von Nanoblatttransistoren nicht dafür ausgelegt ist, solchen Temperaturen standzuhalten.
Diese Einschränkung ist bedauerlich, da theoretisch davon ausgegangen wurde, dass Chips in einer solchen Umgebung ihre Leistung verbessern könnten. Jetzt kann diese Möglichkeit verwirklicht werden, wie der konzeptionelle Nanoblatttransistor von IBM beweist, der diesen Monat auf dem IEEE International Electronic Devices Meeting 2023 in San Francisco vorgestellt wurde.
Der Konzepttransistor zeigte beim Siedepunkt von Stickstoff nahezu die doppelte Leistung im Vergleich zur Raumtemperatur von 300 K. Diese Leistungssteigerung ist auf eine geringere Ladungsträgerstreuung zurückzuführen, was zu einem geringeren Stromverbrauch führt. Die Reduzierung des Stromverbrauchs kann dazu beitragen, die Größe des Chips zu verringern, indem die Breite des Transistors verringert wird. Tatsächlich könnte diese Entwicklung möglicherweise zu einer neuen Klasse von Hochleistungs-ICs führen, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden, ohne dass der IC überhitzt.
Das IBM-Konzept der Nanoschichttransistoren könnte auch eine Rolle beim erwarteten Ersatz von FinFETs durch Nanoschichttransistoren spielen, da letztere die technischen Anforderungen von 3-nm-Chips wahrscheinlich besser erfüllen. Zu den Vorteilen von Nanoschichttransistoren gegenüber FinFETs gehören im Allgemeinen eine geringere Größe, ein hoher Steuerstrom, eine geringere Variabilität und eine Gate-Struktur, die den gesamten Umfang umgibt. Durch das Stapeln von Nanoblättern wird ein hoher Steuerstrom erreicht. In einer Standard-Logikzelle sind Leitungskanäle in Form von Nanoblättern in einem Bereich gestapelt, in den nur eine FINFET-Struktur passt.
Wir können davon ausgehen, dass Nanoblatttransistoren ihr Branchendebüt mit Knoten der 2-nm-Klasse wie TSMC N2 und Intel 20A geben werden. Sie kommen auch im ersten 2-Nanometer-Prototypprozessor von IBM zum Einsatz.
Offensichtlich ist in der Chipherstellungstechnologie immer kleiner, desto besser, und auch hier werden Nanoschichttransistoren die Branche voranbringen.
Die Nanosystemarchitektur ermöglicht es IBM, 50 Milliarden Transistoren auf einer Fläche von etwa der Größe eines Fingernagels zu platzieren, so IBM Senior Researcher Ruqiang Bao. Kurz gesagt, die Nanoblatttechnologie wird sich als integraler Bestandteil der Skalierung von Logikgeräten erweisen, wie IEEE betont.
Lesen Sie auch: