Khái niệm bóng bán dẫn nanosheet của IBM đã chứng tỏ hiệu suất tăng gần gấp đôi ở nhiệt độ sôi của nitơ. Thành tựu này dự kiến sẽ dẫn đến một số tiến bộ công nghệ và có thể mở đường cho việc thay thế bóng bán dẫn nanosheet bằng bóng bán dẫn FinFET. Điều thú vị hơn nữa là nó có thể dẫn đến sự phát triển của một loại chip mạnh hơn.
Nitơ lỏng được sử dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất chất bán dẫn để loại bỏ nhiệt và tạo môi trường trơ trong các khu vực quy trình quan trọng. Tuy nhiên, khi nó đạt đến điểm sôi là 77 Kelvin hoặc -196 °C, nó không thể được sử dụng ở một số khu vực nhất định nữa vì thế hệ bóng bán dẫn nanosheet hiện tại không được thiết kế để chịu được nhiệt độ như vậy.
Hạn chế này thật đáng tiếc, vì về mặt lý thuyết người ta cho rằng chip có thể cải thiện hiệu suất của chúng trong môi trường như vậy. Giờ đây, khả năng đó có thể trở thành hiện thực, bằng chứng là bóng bán dẫn nanosheet khái niệm của IBM được trình bày tại Hội nghị Thiết bị Điện tử Quốc tế IEEE 2023 vào tháng này ở San Francisco.
Transistor ý tưởng cho thấy hiệu suất gần gấp đôi ở điểm sôi của nitơ so với nhiệt độ phòng 300 K. Hiệu suất tăng lên này là do sự tán xạ hạt tải điện ít hơn, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Giảm mức tiêu thụ điện năng có thể giúp giảm kích thước của chip bằng cách giảm độ rộng của bóng bán dẫn. Thật vậy, sự phát triển này có khả năng dẫn đến một loại IC hiệu suất cao mới được thiết kế với khả năng làm mát bằng nitơ lỏng mà không khiến IC quá nóng.
Khái niệm bóng bán dẫn lớp nano của IBM cũng có thể đóng một vai trò trong việc thay thế FinFET bằng bóng bán dẫn lớp nano, vì loại bóng bán dẫn lớp nano có khả năng đáp ứng tốt hơn nhu cầu kỹ thuật của chip 3nm. Nói chung, ưu điểm của bóng bán dẫn lớp nano so với FinFET là kích thước nhỏ hơn, dòng điều khiển cao, độ biến thiên thấp hơn và cấu trúc cổng toàn chu vi. Dòng điều khiển cao đạt được bằng cách xếp chồng các tấm nano. Trong một tế bào logic tiêu chuẩn, các kênh dẫn ở dạng tấm nano được xếp chồng lên nhau trong một khu vực mà chỉ một cấu trúc FINFE có thể vừa khít.
Chúng ta có thể mong đợi các bóng bán dẫn nanosheet sẽ ra mắt ngành với các nút lớp 2nm như TSMC N2 và Intel 20A. Chúng cũng được sử dụng trong bộ xử lý nguyên mẫu 2 nanomet đầu tiên của IBM.
Rõ ràng, công nghệ sản xuất chip càng nhỏ thì càng tốt, và ở đây, các bóng bán dẫn lớp nano sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp này.
Theo nhà nghiên cứu cấp cao Ruqiang Bao của IBM, kiến trúc hệ thống nano cho phép IBM đặt 50 tỷ bóng bán dẫn trong một không gian có kích thước gần bằng móng tay. Nói tóm lại, công nghệ nanosheet sẽ chứng tỏ là một phần không thể thiếu của các thiết bị logic mở rộng quy mô, như IEEE nhấn mạnh.
Đọc thêm: