Блог

Jan 05, 2024

Встречайте Forksheet: Imec на подходе

Самые передовые производители компьютерных процессоров находятся в середине

Наиболее продвинутые производители компьютерных процессоров находятся на пороге первого за десятилетие крупного изменения в архитектуре устройств — перехода от finFET к нанолистам. Еще 10 лет должны привести к еще одному фундаментальному изменению, когда нанолистовые устройства будут наложены друг на друга, образуя дополняющие друг друга полевые транзисторы (CFET), способные сократить размер некоторых схем вдвое. Но последний шаг, скорее всего, будет тяжелым испытанием, говорят эксперты. Промежуточный транзистор, называемый «вилочным листом», может обеспечивать сжатие схем без особых усилий.

«Идея forksheet возникла в результате изучения ограничений архитектуры нанолистов», — говорит Жюльен Рикарт, вице-президент по логическим технологиям в Imec. Главной особенностью нанолиста являются горизонтальные стопки кремниевых лент, окруженные затвором, контролирующим ток. Хотя нанолисты начали производить лишь недавно, эксперты уже много лет назад искали пределы их возможностей. По его словам, перед Imec стояла задача выяснить, «в какой момент нанолист начнет разрушаться».

Команда Рикарта обнаружила, что одним из основных ограничений на пути сокращения логики на основе нанолистов является сохранение разделения между двумя типами транзисторов, составляющих КМОП-логику. Два типа — NMOS и PMOS — должны поддерживать определенное расстояние, чтобы ограничить емкость, которая снижает производительность устройств и энергопотребление. «Forksheet — это способ обойти это ограничение», — говорит Рикарт.

Вместо отдельных устройств нанолистов схема вилочного листа строит их парами по обе стороны диэлектрической стенки. (Нет, на вилку она не особо похожа.) Стенка позволяет размещать устройства ближе друг к другу, не вызывая проблем с емкостью, — говорит Наото Хоригучи, директор по технологии CMOS в Imec. По его словам, дизайнеры могут использовать дополнительное пространство для уменьшения логических ячеек или для создания транзисторов с более широкими листами, что приведет к повышению производительности.

Передовые транзисторы уже переходят от архитектуры ребристых полевых транзисторов (FinFET) к нанолистам. Конечная цель — разместить два устройства друг на друге в конфигурации CFET. Форклист может стать промежуточным шагом на этом пути.Imec

«CFET, вероятно, представляет собой совершенную архитектуру КМОП», — говорит Хоригучи об устройстве, производственную готовность которого Imec планирует достичь примерно в 2032 году. Но он добавляет, что «интеграция CFET очень сложна». По его словам, в Forksheet повторно используется большинство этапов производства нанолистов, что потенциально упрощает работу. Imec прогнозирует, что он может быть готов примерно к 2028 году.

Однако предстоит еще преодолеть множество препятствий. «Это сложнее, чем первоначально предполагалось», — говорит Хоригучи. С точки зрения производства диэлектрическая стенка — это своего рода головная боль. В современных КМОП-технологиях используется несколько типов диэлектриков, а также несколько этапов их вытравливания. Изготовление вилочных листов означает гравирование остальных, не затрагивая случайно стену. И до сих пор остается открытым вопрос, какие типы транзисторов следует устанавливать по обе стороны стены, говорит Хоригучи. Первоначальная идея заключалась в том, чтобы разместить PMOS на одной стороне и NMOS на другой, но вместо этого могут быть преимущества в размещении одного и того же типа на обеих сторонах.