可性能翻倍的新型納米片晶體管

IBM 的概念納米片晶體管最終可能導(dǎo)致新型芯片的開發(fā)。

IBM 的概念納米片晶體管在氮沸點(diǎn)下表現(xiàn)出近乎兩倍的性能提升。這一成就預(yù)計(jì)將帶來多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，并可能為納米片晶體管取代 FinFET 鋪平道路。更令人興奮的是，它可能會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)大的芯片類別的開發(fā)。

液氮廣泛用于整個(gè)半導(dǎo)體制造過程，以消除熱量并在關(guān)鍵工藝區(qū)域創(chuàng)造惰性環(huán)境。然而，當(dāng)沸點(diǎn)達(dá)到 77 開爾文或 -196 °C 時(shí)，它就不能再用于某些應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)前一代的納米片晶體管尚未設(shè)計(jì)成能夠承受這種溫度。

這種限制是不幸的，因?yàn)槔碚撋闲酒梢栽谶@種環(huán)境中提高其性能。現(xiàn)在，這種可能性可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，正如 IBM 在本月早些時(shí)候于舊金山舉行的 2023 年 IEEE 國際電子器件會(huì)議上提出的概念納米片晶體管所證明的那樣。

與 300 K 的室溫條件相比，概念晶體管在氮沸點(diǎn)下的性能幾乎提高了一倍。這種性能提升歸因于電荷載流子散射減少，從而降低了功耗。降低電源電壓可以通過減小晶體管寬度來幫助縮小芯片尺寸。事實(shí)上，這一發(fā)展可能會(huì)導(dǎo)致新型強(qiáng)大芯片的誕生，該芯片采用液氮冷卻而不會(huì)導(dǎo)致芯片過熱。

IBM 的概念納米片晶體管也可能在納米片晶體管取代FinFET的過程中發(fā)揮作用，因?yàn)楹笳呖赡芨玫貪M足3nm芯片的技術(shù)需求。一般來說，納米片晶體管相對(duì)于FinFET的優(yōu)點(diǎn)包括尺寸減小、驅(qū)動(dòng)電流高、可變性降低以及環(huán)柵結(jié)構(gòu)。高驅(qū)動(dòng)電流是通過堆疊納米片來實(shí)現(xiàn)的。在標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元中，納米片狀傳導(dǎo)通道堆疊在只能容納一個(gè) FINFET 結(jié)構(gòu)的區(qū)域中。

我們預(yù)計(jì)納米片晶體管將在2納米級(jí)節(jié)點(diǎn)上首次亮相，例如臺(tái)積電N2和英特爾20A。它們還被用在IBM的第一個(gè)2納米原型處理器中。

顯而易見的是，芯片技術(shù)越小越好，納米片晶體管也將推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展。

IBM 高級(jí)研究員 Ruqiang Bao 表示，納米片器件架構(gòu)使 IBM 能夠在指甲蓋大小的空間內(nèi)安裝 500 億個(gè)晶體管。簡而言之，正如IEEE所強(qiáng)調(diào)的那樣，納米片技術(shù)將被證明是縮小邏輯器件規(guī)模不可或缺的一部分。

審核編輯：黃飛