Tranzystory VTFET obiecują podwoić wydajność przy tym samym poborze mocy

Im niższy proces technologiczny, tym więcej tranzystorów firmy mogą upychać w matrycy krzemowej o konkretnych gabarytach, co wiąże się ze wzrostem wydajności i energooszczędności. Przykładem tego niech będzie przejście z 7 nm na 5 nm, które w wykonaniu TSMC zapewniło 20% wyższą wydajność. Jak więc myślicie, co takiego mogą wprowadzać tranzystory VTFET, które obiecują dwukrotny wzrost wydajności przy tym samym poborze energii lub zmniejszenie go o 85% w porównaniu do alternatywy w postaci podobnie skalowanego FinFET?

Tranzystory VTFET wprowadzają „pionowe podejście”, oszczędzając cenną wertykalną powierzchnię na matrycy

Na to pytanie odpowiada firma IBM oraz Samsung. Te wspólnie opracowały nowe podejście do produkcji układów półprzewodnikowych, rewolucjonizując kwestię najważniejszych elementów każdego z układu – tranzystorów. Te w wersji VTFET (Vertical-Transport Nanosheet Field Effect Transistors) otwierają furtkę do zupełnie nowej ery półprzewodników, obiecując dalszy wzrost gęstości tranzystorów. Staje się to coraz trudniejsze, bo realizuje się to ciągle poprzez coraz dalsze zmniejszanie (przede wszystkim) tranzystorów, dlatego wspomniane firmy poszły w inną stronę i zajęły się właśnie nimi.

Czytaj też: Test Mercusys Halo H50G. Solidny mesh w małej obudowie za niewielkie pieniądze

Obecnie układy półprzewodnikowe składają się z tranzystorów układanych wyłącznie horyzontalnie, czyli w płaszczyźnie poziomej. Składające się na nie elementy zajmują sporo miejsca, ograniczając potencjał wzrostu gęstości tranzystorów. Rozwiązanie? Zaprojektować nowe tranzystory, które zajmowałyby więcej miejsca w pionie niż poziomie. W ten ton uderzył właśnie Samsung wraz z IBM, całkowicie odmieniając podejście do CGP (Concacted Gate Pitch), czyli minimalnego obszaru wymaganego dla tranzystora.

Czytaj też: Czym są akceleratory w układach logicznych i jaka jest ich przyszłość?

VTFET jest zupełnie nowym sposobem projektowania tranzystorów, który umieszcza je nie równolegle, a prostopadle do matrycy krzemowej, umożliwiając ich skalowanie wzdłuż osi Z, a nie zajmując cenne miejsce na krzemie. Pozwala to producentom m.in. na zmniejszenie liczby komponentów wymaganych do stworzenia funkcjonalnego tranzystora, bo z VTFET unikają m.in. potrzeby stosowania izolatorów między tranzystorami. To z kolei pozwala na umieszczenie ich bliżej siebie. Takie podejście dodatkowo umożliwia bardziej naturalne zasilanie układów, w których prąd naturalnie płynie pionowo, zamiast poziomo, co z kolei uwolni producentów od ograniczeń w skalowaniu poziomym.

Reklama

Czytaj też: Materiały promocyjne Intel Core 12. generacji wyciekły. Core i5-12400F przetestowany

To sprawia, że projektanci układów półprzewodnikowych z tranzystorami VTFET będą mogli niezależnie optymalizować komponenty tranzystorów pod kątem mocy i wydajności układu scalonego. Niestety nie wiemy, kiedy poznamy pierwsze układy stworzone z tranzystorami VTFET, ale to raczej odległa przyszłość, bo to dzieło na miarę tranzystorów CASFET, czyli mających ułatwić technologii drogę i pokonywanie granicy sub-nanometrowych rozmiarów.