IEDM: بعد از سیلیکون چه می آید؟ - Semiwiki

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

نشست سالانه بین المللی دستگاه های الکترونیکی (IEDM) ماه گذشته برگزار شد. یکی از ارائه‌های این دوره کوتاه توسط متیو متز از اینتل بود سیستم های مواد جدید برای ادامه قانون مور. در اصل این نگاهی بود به برخی از احتمالات برای آنچه پس از اتمام بخار سیلیکون به وجود می آید.

سیلیکون اینتل

متیو با نگاهی به چگونگی تغییر جهان توسط ترانزیستور و به ویژه نوآوری‌های موادی که نقشه راه فرآیند خود اینتل را طی دهه‌ها هدایت کرده است، شروع کرد. در 90 نانومتر سیلیکون صاف شده داشتیم و به دنبال آن دروازه فلزی HiK قرار داشت. اینتل اولین شرکتی بود که با FinFET وارد بازار شد (اگرچه در آن زمان آن را TriGate می نامید). در اینتل 4، لیتوگرافی EUV برای اولین بار معرفی شد.

همانطور که احتمالا می دانید، اینتل در حال توسعه فناوری 5 فرآیند در 4 سال است، که آشکارا تهاجمی است، اما ظاهراً همه هنوز در مسیر هستند. اینتل 20A اولین فرآیند با گیت همه جانبه (GAA) خواهد بود که اینتل آن را ribbonFET می نامد. اینتل همچنین یک نقشه راه بسته بندی پیشرفته تهاجمی دارد، اما از آنجایی که تمرکز بحث این بود که در آینده چه چیزی را روی ویفرها قرار خواهیم داد، نه اینکه چگونه آنها را کنار هم قرار دهیم، صرف نظر می کنم.

Intel silicon iedm

اینتل تنها نیست که از گیت های همه جانبه استفاده می کند. طی چند سال گذشته در کنفرانس‌هایی مانند IEDM، همه تولیدکنندگان بزرگ و سازمان‌های تحقیقاتی نسخه‌ای از نتایج همه‌جانبه دروازه‌های نانوصفحه را منتشر کرده‌اند. مقاطع بالا را ببینید.

نوآوری بزرگ بعدی برنامه ریزی شده FET یا CFET مکمل با n ترانزیستور بر ترانزیستور p است. در واقع این موضوع تقریباً موضوع IEDM امسال بود که بسیاری از افراد نوآوری های مختلفی را در ساخت CFET اعلام کردند تا مقیاس منطقه ای 1.5 برابر تا 2 برابر را دریافت کنند.

Intel silicon iedm

نوآوری دیگری که اینتل (همراه با سایرین) دنبال می کند، شبکه تحویل برق پشتی (PDN پشتی) به همراه چیزی است که اینتل PowerVia می نامد. این فناوری‌ها اجازه می‌دهند سیگنال‌ها و برق از هم جدا شوند و دیگر تداخلی با یکدیگر نداشته باشند، همانطور که در طول تاریخ اتفاق افتاده است، زمانی که تمام اتصالات در قسمت جلویی (خوب، تنها طرف تا همین اواخر) بود.

بزرگترین چالش دیوار قدرت است. دریافت بیش از 100 وات در هر سانتی متر مربع خنک کننده بسیار دشوار است. در مورد چگونگی بهبود شرایط، احتمالات مختلفی وجود دارد:

پیشرفت های معمولی ماسفت
نانو نوارهای ژرمانیوم سیلیکونی صاف شده (SiGe).
نانو نوارهای Ge یا InGaAs
FET های تونلی
Dirac FETs (گرافن و 2D)
NCFET خازن منفی
محاسبه در حافظه با FerroTunnel Junction یا FerroFET

انجام مواد دو بعدی به جای چسبیدن به سه بعدی جذابیت های زیادی دارد. اما چالش های عمده ای برای یافتن مواد خوب وجود دارد. من مطمئن هستم که شما نام نانولوله های کربنی (CNT) را شنیده اید، اما علیرغم جذابیت، هیچ پیشرفت واقعی در چالش ساخت این نانولوله های قابل اعتماد برای ده سال وجود نداشته است. گرافن دوبعدی است اما فاقد شکاف باندی است که سوئیچ های ساختمانی را به یک چالش تبدیل می کند. فسفرن در دمای بالا فرار است و ساخت ترانزیستور کامل را غیرممکن می کند.

به نظر می رسد جذاب ترین راه حل توسعه دی کالکوژنیدهای فلزات واسطه یا TMD باشد. اعتراف می کنم که این اولین باری بود که حداقل با این نام در مورد اینها می شنیدم. این یکی از رویکردهای امیدوارکننده تر با استفاده از مواد دو بعدی است. TMD یک تک لایه است که کنترل گیت خوبی را ارائه می دهد بنابراین قدرت کمتری دارد. آنها تحرک بهتری نسبت به سیلیکون دارند، بنابراین عملکرد خوبی دارند. همچنین، یک باند بزرگ، تونل زنی منبع-زهکشی محدود است.

متیو جزئیات بسیار زیادی را در مورد چالش ها و وعده های تولید ترانزیستورهای دو لایه TMD، به ویژه ترانزیستورهای تک لایه دوبعدی در حال رشد، و نحوه تماس با آنها توضیح داد. برای ترکیبات ترانزیستور n جذاب ترین مواد آنتیموان (Sb) و بیسموت (Bi) به نظر می رسد. برای ترانزیستور p، روتنیوم (Ru).

بخش آخر نگاهی به کاهش نیازهای برق و سوئیچینگ پیشرفته، به ویژه دستگاه های مداری اسپین مغناطیسی-الکتریک (MESO) بود. سوئیچینگ را می توان در حدود 0.1 ولت با کاهش توان مربوطه انجام داد.

نتیجه گیری متیو این است که کارهایی که در اینتل با TMD انجام می شود، نویدبخش ادامه مقیاس CMOS است و دستگاه های MESO وعده های زیادی برای کاهش شدید توان دارند. اما این تحقیقات نسبتاً اولیه ای است و هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا هر یک از این فناوری ها به واقعیت عملی تبدیل شوند.