ทรานซิสเตอร์นาโนชีตแนวความคิดของไอบีเอ็มได้แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าที่อุณหภูมิจุดเดือดของไนโตรเจน ความสำเร็จนี้คาดว่าจะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีหลายประการ และอาจปูทางไปสู่การเปลี่ยนทรานซิสเตอร์นาโนชีตด้วยทรานซิสเตอร์ FinFET สิ่งที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่านั้นคือมันสามารถนำไปสู่การพัฒนาชิปคลาสที่ทรงพลังยิ่งขึ้นได้
ไนโตรเจนเหลวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เพื่อขจัดความร้อนและสร้างสภาพแวดล้อมเฉื่อยในพื้นที่กระบวนการที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงจุดเดือดซึ่งก็คือ 77 เคลวิน หรือ -196 °C ก็ไม่สามารถใช้งานได้ในบางพื้นที่อีกต่อไป เนื่องจากทรานซิสเตอร์นาโนชีตรุ่นปัจจุบันไม่ได้ออกแบบมาให้ทนต่ออุณหภูมิดังกล่าว
ข้อจำกัดนี้เป็นเรื่องที่น่าเสียดาย เนื่องจากตามทฤษฎีสันนิษฐานว่าชิปสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมดังกล่าวได้ ขณะนี้ความเป็นไปได้นั้นสามารถเป็นจริงได้แล้ว ดังที่เห็นได้จากแนวคิดของทรานซิสเตอร์นาโนชีตของ IBM ที่นำเสนอในการประชุม IEEE International Electronic Devices Meeting ประจำปี 2023 ที่เมืองซานฟรานซิสโกในเดือนนี้
แนวคิดทรานซิสเตอร์แสดงประสิทธิภาพที่จุดเดือดของไนโตรเจนเกือบสองเท่าเมื่อเทียบกับอุณหภูมิห้อง 300 K ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้เกิดจากการกระเจิงของพาหะน้อยลง ซึ่งส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง การลดการใช้พลังงานสามารถช่วยลดขนาดของชิปโดยการลดความกว้างของทรานซิสเตอร์ แท้จริงแล้วการพัฒนานี้อาจนำไปสู่ IC ประสิทธิภาพสูงประเภทใหม่ที่ออกแบบมาด้วยการระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวโดยไม่ทำให้ IC ร้อนเกินไป
แนวคิดของทรานซิสเตอร์นาโนเลเยอร์ของ IBM อาจมีบทบาทในการแทนที่ FinFETs ด้วยทรานซิสเตอร์นาโนเลเยอร์ตามที่คาดไว้ เนื่องจากอย่างหลังมีแนวโน้มที่จะตอบสนองความต้องการทางเทคนิคของชิปขนาด 3 นาโนเมตรได้ดีกว่า ข้อดีของทรานซิสเตอร์นาโนเลเยอร์ที่เหนือกว่า FinFET โดยทั่วไป ได้แก่ ขนาดที่เล็กกว่า กระแสไฟควบคุมสูง ความแปรปรวนที่ต่ำกว่า และโครงสร้างเกตที่มีขอบเขตทั้งหมด กระแสไฟฟ้าควบคุมสูงทำได้โดยการซ้อนนาโนชีต ในเซลล์ลอจิกมาตรฐาน ช่องการนำไฟฟ้าในรูปแบบของนาโนชีตจะซ้อนกันในบริเวณที่โครงสร้าง FINFET เพียงโครงสร้างเดียวเท่านั้นที่สามารถใส่ได้
เราคาดหวังได้ว่าทรานซิสเตอร์นาโนชีตจะเปิดตัวในอุตสาหกรรมด้วยโหนดคลาส 2 นาโนเมตร เช่น TSMC N2 และ Intel 20A นอกจากนี้ยังใช้ในโปรเซสเซอร์ต้นแบบ 2 นาโนเมตรตัวแรกของ IBM
แน่นอนว่าขนาดเล็กย่อมดีกว่าเสมอในเทคโนโลยีการผลิตชิป และที่นี่ ทรานซิสเตอร์นาโนเลเยอร์ก็จะทำให้อุตสาหกรรมก้าวหน้าเช่นกัน
สถาปัตยกรรมนาโนซิสเต็มทำให้ไอบีเอ็มสามารถวางทรานซิสเตอร์ได้ 50 พันล้านตัวในพื้นที่ขนาดประมาณเล็บมือ ตามที่นักวิจัยอาวุโสของไอบีเอ็ม Ruqiang Bao กล่าว กล่าวโดยสรุป เทคโนโลยีนาโนชีทจะพิสูจน์ได้ว่าเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ลอจิกสเกล ดังที่ IEEE เน้นย้ำ
อ่าน: