本周,英特尔分享了其引入新制造工艺的长期计划。 英特尔
计划在2029年左右推出采用1.4纳米标准的工艺技术。 十年后,该公司的管理团队不太可能与今天一样。 因此,这些计划在某种程度上使人想起了霍贾·纳斯雷丁关于霍贾本人的驴子,汗和动物老师的寓言。 到中午,被告可能不在那儿。 但这不是关于这个。 经过计划,然后我们接受作为行动指南。
在领先的半导体制造商的阵营中,透明度有所提高,这可以通过风险高的5 nm标准的TSMC芯片生产来证实(
如今 ,对于面积为17.92 mm
2的晶体,缺陷率仅为3-8%,而缺陷率仅为20%。 AMD Zen 2的拒绝率更高-高达60%。 但是,在发布具有5 nm标准的AMD处理器之前,至少需要一年半的时间。
/图片来自AnandTech网站从明年第二季度开始,采用5 nm标准的台积电工艺技术将用于在ARM内核上进行SoC的批量生产。 台积电显然会在2022年开始冒险生产3纳米芯片(无论这些纳米意味着什么),并且该公司承诺在几年内开始生产2纳米解决方案。 到2024年至2025年,或者比英特尔推出相同的工艺技术要早两到三年。

对于三星而言,采用5纳米和4纳米标准的工艺将是7纳米工艺技术的
演进 ,这将通过FinFET元件(例如沟道和栅极)下的金属化步骤逐渐减少来体现。 通常,晶体管的结构(边缘的数量)将保持不变,而SRAM单元的结构将保持不变。 三星将在2021年开始使用4纳米工艺技术生产芯片。 在同一年,该公司承诺将使用3纳米工艺技术开始高风险的生产。 一些韩国消息人士
称 ,这种情况最早可能在2020年发生,这似乎不太可能。

在本文中,我们对以下事实感兴趣:在4纳米制程技术以下,三星,以及显然的英特尔和台积电将使用FinFET晶体管-高栅鳍,垂直沟道的波峰切入并刺穿。 在这样的晶体管中,栅极电磁场从三个侧面穿透通道,并且每个晶体管中的两个或三个通道总共提供阀操作所需的电流。
/三星形象从3nm制程技术开始,三星将打破这种做法。 FinFET概念将像以前一样停止工作。 FinFET晶体管的栅极太小,将无法切换晶体管。 进一步降低晶体管的电源电压的需求只会加剧这种情况。 因此,对于3纳米制程技术,将
引入具有GAA(全能门)环形(环绕)栅极的晶体管。
/三星形象三星将新晶体管命名为MBCFET(多桥沟道FET)。 实际上,这是由IBM,三星和GlobalFoundries的研究人员联合
创建的晶体管概念的发展。 假定结构相似的晶体管将涉及向具有5 nm标准的工艺技术的过渡。 但实际上,这种阀结构只有在三星3nm生产开始时才会出现在芯片中。 MBCFET晶体管将由以纳页形式而不是像FinFET中的垂直脊那样水平排列的通道组成。 MBCFET晶体管的特性将通过改变位于一个页面之上的页面数以及通过改变页面宽度来方便地控制。 每个页面都是一个通道。 这些变量的总和将决定我们拥有的晶体管:强大,快速,弱电但低功耗。 将有两个以上的等级-从五个到七个。
/三星形象出于此注释的考虑,最有趣的是,MBCFET晶体管只能出现在3纳米制程技术的框架内,而具有2纳米标准的制程技术将再次需要改变晶体管的结构。 这种名为Forksheet的新型晶体管是由比利时研究中心Imec提出的。 Imec的代表在今年春季的一年一度的活动中首次详细介绍了具有单独(纳米)页面的晶体管的结构。 但是你不能用寓言喂夜莺。 我们会感到。 您还无法感觉到,但是比利时人在TCAD上进行了Forksheet晶体管的仿真,这是三天前
报道的 。

在考虑数据之前,我们先解释一下Forksheet晶体管是对纳米级晶体管的改进-如果忽略三星一词,则表示相同的MBCFET或Gate-All-Around。 Forksheet晶体管中的垂直百叶窗鳍片比MBCFET的垂直百叶窗鳍片稍宽,但是晶体管通道的纳米级被分成两部分,并被介电层隔开。 实际上,一个手腕轻拂的MBCFET晶体管变成了p型和n型晶体管的互补晶体管对。
所提出的结构以复杂的形式破坏了晶体管密封中的严重障碍,以使p晶体管和n晶体管尽可能靠近,同时避免了栅极的相互负面影响。
显然,所提出的方法将增加芯片上晶体管的密度,但是建模表明性能和功耗也会提高。 切换到具有单独页面的晶体管会将晶体面积减小至20%,并且通过减少寄生电容和泄漏,电子设备的性能将提高多达10%。 如果不增加频率,则可以将功耗降低多达24%。

有货的Imec还有另一种
技术 ,可以进一步提高晶体管的密度。 它既可以应用于3纳米芯片的生产阶段,也可以应用于较低的生产标准。 这个想法是在彼此的顶部制作一对互补的晶体管。 这种看似简单的操作有望将标准逻辑单元和SRAM单元的尺寸减小50%。 到此为止,开发完善并经过部分模型测试的想法。

切换到1纳米制程技术可能还需要新的晶体管结构。 同时,必须记住,工程师经常发现可以发掘乐趣-提出类似的建议,以在旧拐杖上迈出新的一步。