IBM en zijn Research Alliance partners GLOBALFOUNDRIES en Samsung, en leveranciers van equipment hebben een industrie-eerste proces ontwikkeld voor het bouwen van siliconen nanoschakel transistors die 5 nanometer (nm) chips mogelijk maken. De details van het proces worden gepresenteerd op de 2017 Symposia op de VLSI Technology and Circuits conferentie in Kyoto, Japan. In minder dan twee jaar sinds de ontwikkeling van een 7nm testknooppunt met 20 miljard transistors, hebben wetenschappers de weg geplaveit voor 30 miljard schakelaars op een vingernagel-chip.
De resulterende toename in prestaties zal helpen cognitieve computing, het internet van dingen (IoT) en andere data-intensieve toepassingen die in de cloud worden geleverd, versnellen. De energiebesparingen kunnen ook betekenen dat de batterijen in smartphones en andere mobiele producten twee tot drie keer langer kunnen duren dan de apparaten van vandaag, voordat ze opgeladen moeten worden.
“Voor het bedrijfsleven en de samenleving om de eisen van cognitieve en cloud computing in de komende jaren te voldoen, is de vooruitgang in halfgeleidertechnologie essentieel,” aldus Arvind Krishna, senior vice-president, Hybrid Cloud en directeur IBM Research. “Daarom streeft IBM agressief naar nieuwe en andere architecturen en materialen die de grenzen van deze industrie drijven en brengt ze in de markt in technologieën zoals mainframes en onze cognitieve systemen.”
De demonstratie van de siliconen nanosheet transistor, zoals gedetailleerd is beschreven in de Research Alliance-papier, Stapled Nanosheet Gate-All-Around Transistor om Scaling Beyond FinFET in te schakelen, en gepubliceerd door VLSI, bewijst dat 5nm-chips mogelijk zijn, krachtiger en niet te ver in de toekomst .
Vergeleken met de vooraanstaande 10nm-technologie die op de markt beschikbaar is, kan een 5nm-technologie op basis van nanoschakel 40 procent prestatieverbetering leveren bij vaste stroom, of 75 procent energiebesparing bij gelijke prestaties. Deze verbetering zorgt voor een aanzienlijke verbetering van de toekomstige eisen van kunstmatige intelligentie (AI) systemen, virtuele realiteit en mobiele apparaten.
Chief Technology Officer and Senior Vice President of Worldwide Research and Development, foto GLOBALFOUNDRIES
Een nieuwe switch aanmaken
“Deze aankondiging is het laatste voorbeeld van het wereldklasse onderzoek dat voortkomt uit ons baanbrekende publiek-private partnerschap in New York,” aldus Gary Patton, CTO en hoofd van wereldwijde O & O bij GLOBALFOUNDRIES. “Aangezien we vooruitgang boeken tegen 7nm in 2018 in onze fab 8 fabrieksfabriek, werken we voortdurend op de volgende generatie technologieën om 5 uur en daar om technologie leiderschap te behouden en onze klanten in staat te stellen een kleinere, snellere en kostenefficiënte generatie van halfgeleiders.”
IBM Research heeft meer dan 10 jaar nanosheet halfgeleidertegnologie verkend. Dit werk is de eerste in de industrie om de haalbaarheid te demonstreren om gestapelde nanosheet apparaten te ontwerpen en te fabriceren met elektrische eigenschappen die superieur zijn dan FinFET architectuur.
Dezezelfde Extreme Ultraviolet (EUV) lithografie-aanpak die gebruikt werd om het 7nm testknooppunt te produceren en zijn 20 miljard transistors werd toegepast op de nanosheet transistor architectuur. Met behulp van EUV-lithografie kan de breedte van de nanosheets continu worden aangepast, allemaal binnen een enkel productieproces of chipontwerp. Deze instelbaarheid maakt het mogelijk om prestaties en vermogen voor specifieke schakelingen af ??te stemmen – iets niet mogelijk met de FinFET transistor architectuurproductie van vandaag, die beperkt wordt door de huidige draagfijnhoogte. Daarom, terwijl FinFET-chips kunnen schalen tot 5nm, kan de hoeveelheid ruimte tussen vinnen gewoon niet worden verhoogd, waardoor de huidige stroom voor extra prestaties niet groter wordt.
“De aankondiging van vandaag gaat door met de samenwerking tussen publiek en particuliere modellen met IBM, die de leiding en innovatie van SUNY-Polytechnic, Albany en New York in het ontwikkelen van technologieën van de volgende generatie stimuleert,” zei dr. Bahgat Sammakia, interim-president, SUNY Polytechnic Institute. “We zijn ervan overtuigd dat het mogelijk is om de eerste 5nm transistor te maken, een belangrijke mijlpaal voor de gehele halfgeleiderindustrie, omdat we verder gaan dan de beperkingen van onze huidige mogelijkheden. SUNY Poly’s samenwerking met IBM en Empire State Development is een perfect voorbeeld van hoe Industry, Government and Academia succesvol kunnen samenwerken en een brede en positieve impact hebben op de maatschappij. ”
Een deel van IBM’s $ 3 miljard, vijfjaarlijkse investering in chip R & D (aangekondigd in 2014), het bewijs van nanosheet architectuurschaling naar een 5nm node, blijft IBM’s erfenis van historische bijdragen aan silicium- en halfgeleiderinnovatie. Zij omvatten de uitvinding of de eerste implementatie van de single-cell DRAM, de Dennard Scaling Laws
