IBM Research Alliance staví nový tranzistor pro technologii 5 nm



IBM, its Research Alliance partners GLOBALFOUNDRIES and Samsung, and equipment suppliers have developed an industry-first process to build silicon nanosheet transistors that will enable 5 nanometer (nm) chips. The details of the process will be presented at the 2017 Symposia on VLSI Technology and Circuits conference in Kyoto, Japan. In less than two years since developing a 7 nm test node chip with 20 billion transistors, scientists have paved the way for 30 billion switches on a fingernail-sized chip.

Výsledné zvýšení výkonu pomůže urychlit kognitivní výpočetní techniku, internet věcí (IoT) a další datově náročné aplikace dodávané v cloudu. Úspora energie by také mohla znamenat, že baterie v chytrých telefonech a jiných mobilních produktech vydrží dvakrát až třikrát déle než dnešní zařízení, než bude třeba nabít. Vědci pracující v rámci IBM Alliance Research Alliance ve SUNY Polytechnic Institute College v Nanoscale Science and Engineering NanoTech Complex v Albany, NY dosáhli průlomu použitím hromádek křemíkových nanosheetů jako struktury zařízení tranzistoru namísto standardního FinFET. architektura, která je plánem pro polovodičový průmysl až do technologie 7 nm uzlu.

„Aby podniky a společnost v následujících letech splnily požadavky na kognitivní a cloud computing, je zásadní pokrok v polovodičové technologii,“ řekl Arvind Krishna, senior viceprezident společnosti Hybrid Cloud a ředitel IBM Research. 'Proto IBM agresivně sleduje nové a odlišné architektury a materiály, které posouvají hranice tohoto odvětví a uvádějí je na trh v technologiích, jako jsou mainframy a naše kognitivní systémy.'
Demonstrace křemíkového nanoseetového tranzistoru, jak je podrobně popsán v dokumentu Research Alliance Paper skládaný nanosheetový tranzistor typu Gate-All-Around a Enable Scaling Beyond FinFET, publikovaný společností VLSI, dokazuje, že 5nm čipy jsou možné, výkonnější a ne příliš daleko v budoucnosti .

Ve srovnání s špičkovou 10nm technologií dostupnou na trhu, může 5nm technologie založená na nanosheetech přinést 40% zvýšení výkonu při stálém výkonu nebo 75% úspory energie při odpovídajícím výkonu. Toto vylepšení umožňuje významnou podporu splnění budoucích požadavků systémů umělé inteligence (AI), virtuální reality a mobilních zařízení.

Budování nového přepínače
„Toto oznámení je nejnovějším příkladem výzkumu na světové úrovni, který se stále objevuje na základě průkopnického partnerství veřejného a soukromého sektoru v New Yorku,“ řekl Gary Patton, CTO a vedoucí celosvětového výzkumu a vývoje na GLOBALFOUNDRIES. „Když v roce 2018 ve výrobním závodě Fab 8 dosahujeme pokroku při komercializaci 7nm, aktivně sledujeme technologie nové generace v 5nm a dále, abychom si udrželi vedoucí postavení v technologii a umožnili našim zákazníkům vyrábět menší, rychlejší a nákladově efektivnější výrobu polovodiče. “

Společnost IBM Research zkoumá polovodičovou technologii nanosheetů více než 10 let. Tato práce je první v oboru, která demonstruje proveditelnost navrhnout a vyrobit naskládaná skládaná nanosheetová zařízení s elektrickými vlastnostmi lepšími než architektura FinFET.

Stejný litografický přístup Extreme Ultraviolet (EUV) používaný k vytvoření zkušebního uzlu 7nm a jeho 20 miliard tranzistorů bylo použito na architekturu tranzistorů nanosběrnice. Pomocí litografie EUV lze šířku nanosheet plynule upravovat, a to vše v rámci jednoho výrobního procesu nebo návrhu čipu. Tato nastavitelnost umožňuje jemné doladění výkonu a výkonu pro konkrétní obvody - něco, co není možné při současné architektuře tranzistorové architektury FinFET, která je omezena jeho proudem nesoucí výškou žebra. Proto, zatímco čipy FinFET mohou škálovat na 5nm, jednoduché zmenšení prostoru mezi ploutvemi neposkytuje zvýšený proudový tok pro další výkon.

'Dnešní oznámení pokračuje ve spolupráci veřejného a soukromého sektoru se společností IBM, která povzbuzuje vedení a inovace SUNY-Polytechnic's, Albany a New York State ve vývoji technologií nové generace,' řekl Dr. Bahgat Sammakia, prozatímní prezident SUNY Polytechnic Institute. „Věříme, že umožnění prvního 5nm tranzistoru je významným milníkem pro celé odvětví polovodičů, protože stále posouváme hranice našich současných schopností. Partnerství SUNY Poly s IBM a Empire State Development je dokonalým příkladem toho, jak mohou průmysl, vláda a akademie úspěšně spolupracovat a mít široký a pozitivní dopad na společnost. “

Part of IBM's $3 billion, five-year investment in chip R&D (announced in 2014), the proof of nanosheet architecture scaling to a 5nm node continues IBM's legacy of historic contributions to silicon and semiconductor innovation. They include the invention or first implementation of the single cell DRAM, the Dennard Scaling Laws, chemically amplified photoresists, copper interconnect wiring, Silicon on Insulator, strained engineering, multi core microprocessors, immersion lithography, high speed SiGe, High-k gate dielectrics, embedded DRAM, 3D chip stacking and Air gap insulators.