I måndags presenterade IBM och Samsung den vertikala VTFET, som räknas som ett genombrott inom halvledartillverkning. Genom att byta till vertikala transistorer kommer det att vara möjligt att fördubbla prestanda hos kretsar eller minska deras förbrukning med 85%. Men viktigast av allt kommer VTFET-transistorer att öka tätheten av element på chipet och förlänga effekten av Moores lag. IBM förklarade hur det kommer att fungera.
VTFET visas till vänster, till höger är en konventionell FinFET. Bildkälla: IBM
Moderna FinFET-transistorer och till och med lovande GAAFET med cirkulär kanaltäckning har behållit en gemensam och viktig egenskap i strukturen, som dök upp när plana transistorer tillverkades. Transistorernas kanaler, såväl som deras avlopp och källor, var placerade, är placerade och kommer att vara placerade i kristallens tjocklek i horisontalplanet (för GAAFET-transistorer kommer bladformade kanaler höjda över kristallnivån att läggas till , men detta ändrar inte essensen). Den viktigaste konsekvensen av denna struktur är att transistorerna antingen måste hållas på avstånd från varandra, eller isoleras i fallet med ett tillräckligt nära arrangemang. I alla fall finns det en packningsgräns, under vilken det helt enkelt är omöjligt att kliva.
En kort historik över transistorer som presenteras av Samsung. Bildkälla: Samsung
IBM och Samsung kom på en enkel teknisk lösning. De sprider avloppet och källan för transistorn till olika nivåer i höjden – de placerade den ena under den andra. Således ändrade transistorkanalen den fysiska orienteringen och riktningen för strömöverföringen från horisontell till vertikal. Kanalens vertikala orientering och flernivåplaceringen av avlopp och källor gjorde det möjligt att öka strömmarna genom transistorn och optimera isoleringen i kretsen, i synnerhet för att minska läckströmmarna.
Alternerande element av FinFET transistor-on-chip med separerande isolatorer. Bildkälla: IBM
Med ett vertikalt kanalarrangemang kan du också variera dess längd och tvärsnitt, vilket skapar transistorer med önskade egenskaper. Samtidigt tar vi inte bort dyrbart utrymme på kristallen och offrar inte tätheten av placeringen av element på den. För portarna till vertikala transistorer (i den allra första bilden är porten markerad i blått) finns även utrymme för geometri och ström, vilket också utökar valet av egenskaper både vad gäller prestanda och förbrukning.
Alternerande transistorer med vertikalt arrangemang av element. Bildkälla: IBM
På en bit kisel som är lika stor som en fingernagel lovar IBM att placera upp till 50 miljarder vertikala transistorer, vilket förblir en dröm för moderna tekniska processer och tekniska processer i den närmaste framtiden.
Du kommer att säga att detta är ett verkligt genombrott. Och vi minns att ingenjörer från det belgiska forskningscentret Imec för tre år sedan fick ett verkligt genombrott. De föreslog och testade den vertikala tillverkningsprocessen för ett direkt komplementärt par transistorer. Mot bakgrund av det belgiska förslaget ser VTFET ut som en extremt enkel och blygsam lösning. En enkel lösning är dock lättare att omsätta i praktiken och implementera i massproduktion. Trenden är i alla fall uppenbar – elektroniken klättrar uppåt, inte på bredden.
Kompletterande struktur för två transistorer föreslagen av Imec. Bildkälla: Imec
Om du upptäcker ett fel, välj det med musen och tryck på CTRL + ENTER.
