Il transistor concettuale nanosheet di IBM ha dimostrato un aumento quasi doppio delle prestazioni alla temperatura di ebollizione dell'azoto. Si prevede che questo risultato porterà a numerosi progressi tecnologici e potrebbe aprire la strada alla sostituzione dei transistor nanosheet con transistor FinFET. Ancora più interessante è il fatto che ciò potrebbe portare allo sviluppo di una classe di chip più potente.
L'azoto liquido è ampiamente utilizzato nel processo di produzione dei semiconduttori per rimuovere il calore e creare un ambiente inerte nelle aree critiche del processo. Tuttavia, quando raggiunge il punto di ebollizione, che è di 77 Kelvin o -196 °C, non può più essere utilizzato in alcune aree, perché l’attuale generazione di transistor nanosheet non è progettata per resistere a tali temperature.
Questa limitazione è un peccato, poiché teoricamente si presumeva che i chip potessero migliorare le loro prestazioni in un ambiente del genere. Ora questa possibilità può essere realizzata, come evidenziato dal transistor concettuale nanosheet di IBM presentato all’IEEE International Electronic Devices Meeting 2023 questo mese a San Francisco.
Il transistor concettuale ha mostrato prestazioni quasi doppie al punto di ebollizione dell'azoto rispetto alla temperatura ambiente di 300 K. Questo aumento di prestazioni è attribuito a una minore dispersione dei portatori, che si traduce in un minore consumo energetico. Ridurre il consumo energetico può aiutare a ridurre le dimensioni del chip riducendo la larghezza del transistor. In effetti, questo sviluppo potrebbe potenzialmente portare a una nuova classe di circuiti integrati ad alte prestazioni progettati con raffreddamento ad azoto liquido senza surriscaldare il circuito integrato.
Il concetto di IBM dei transistor a nanostrato potrebbe anche svolgere un ruolo nella prevista sostituzione dei FinFET con transistor a nanostrato, poiché questi ultimi probabilmente soddisferanno meglio le esigenze tecniche dei chip da 3 nm. I vantaggi dei transistor a nanostrato rispetto ai FinFET, in generale, includono dimensioni ridotte, corrente di controllo elevata, variabilità inferiore e una struttura di gate su tutto il perimetro. L'elevata corrente di controllo si ottiene impilando nanofogli. In una cella logica standard, i canali di conduzione sotto forma di nanofogli sono impilati in un'area dove può adattarsi solo una struttura FINFET.
Possiamo aspettarci che i transistor nanosheet facciano il loro debutto nel settore con nodi di classe 2 nm come TSMC N2 e Intel 20A. Sono utilizzati anche nel primo prototipo di processore IBM da 2 nanometri.
Ovviamente, più piccolo è sempre meglio nella tecnologia di produzione dei chip e, anche in questo caso, i transistor a nanostrato faranno avanzare il settore.
Secondo il ricercatore senior IBM Ruqiang Bao, l’architettura del nanosistema consente a IBM di posizionare 50 miliardi di transistor in uno spazio grande all’incirca quanto un’unghia. In breve, la tecnologia dei nanosheet si rivelerà parte integrante della scalabilità dei dispositivi logici, come sottolinea l’IEEE.
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