IBM's conceptuele nanosheet-transistor heeft een bijna tweevoudige prestatieverbetering aangetoond bij de kooktemperatuur van stikstof. Deze prestatie zal naar verwachting leiden tot verschillende technologische vooruitgang en kan de weg vrijmaken voor de vervanging van nanosheet-transistors door FinFET-transistors. Nog spannender is dat dit zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van een krachtigere klasse chips.
Vloeibare stikstof wordt veel gebruikt in het productieproces van halfgeleiders om warmte te verwijderen en een inerte omgeving te creëren in kritieke procesgebieden. Wanneer het echter zijn kookpunt bereikt, namelijk 77 Kelvin of -196 °C, kan het in bepaalde gebieden niet meer worden gebruikt, omdat de huidige generatie nanosheet-transistors niet is ontworpen om dergelijke temperaturen te weerstaan.
Deze beperking is ongelukkig, omdat theoretisch werd aangenomen dat chips hun prestaties in een dergelijke omgeving zouden kunnen verbeteren. Nu kan die mogelijkheid worden gerealiseerd, zoals blijkt uit de conceptuele nanosheet-transistor van IBM die deze maand op de IEEE International Electronic Devices Meeting 2023 in San Francisco werd gepresenteerd.
De concepttransistor vertoonde bijna de dubbele prestatie bij het kookpunt van stikstof vergeleken met een kamertemperatuur van 300 K. Deze prestatieverbetering wordt toegeschreven aan minder dragerverstrooiing, wat resulteert in een lager energieverbruik. Het verminderen van het stroomverbruik kan de grootte van de chip helpen verkleinen door de breedte van de transistor te verkleinen. Deze ontwikkeling zou inderdaad kunnen leiden tot een nieuwe klasse hoogwaardige IC's, ontworpen met koeling met vloeibare stikstof zonder de IC oververhit te laten raken.
IBM's concept van nanolaagtransistoren kan ook een rol spelen bij de verwachte vervanging van FinFET's door nanolaagtransistors, aangezien deze laatste waarschijnlijk beter zullen voldoen aan de technische behoeften van 3nm-chips. De voordelen van nanolaagtransistoren ten opzichte van FinFET's omvatten over het algemeen een kleiner formaat, een hoge stuurstroom, een lagere variabiliteit en een poortstructuur die alle grenzen beslaat. Door het stapelen van nanosheets wordt een hoge stuurstroom bereikt. In een standaard logische cel worden geleidingskanalen in de vorm van nanosheets gestapeld in een gebied waar slechts één FINFET-structuur past.
We kunnen verwachten dat nanosheet-transistors hun industriële debuut zullen maken met 2nm-klasse knooppunten zoals TSMC N2 en Intel 20A. Ze worden ook gebruikt in IBM's eerste prototypeprocessor van 2 nanometer.
Het is duidelijk dat kleiner altijd beter is in de chipproductietechnologie, en ook hier zullen nanolaagtransistoren de industrie vooruit helpen.
Dankzij de nanosysteemarchitectuur kan IBM 50 miljard transistors plaatsen in een ruimte die ongeveer zo groot is als een vingernagel, aldus IBM Senior Researcher Ruqiang Bao. Kortom, nanosheettechnologie zal een integraal onderdeel blijken te zijn van het opschalen van logische apparaten, zoals IEEE benadrukt.
Lees ook: