可性能翻倍的新型纳米片晶体管

IBM 的概念纳米片晶体管最终可能导致新型芯片的开发。

 

IBM 的概念纳米片晶体管在氮沸点下表现出近乎两倍的性能提升。这一成就预计将带来多项技术进步，并可能为纳米片晶体管取代 FinFET 铺平道路。更令人兴奋的是，它可能会导致更强大的芯片类别的开发。

液氮广泛用于整个半导体制造过程，以消除热量并在关键工艺区域创造惰性环境。然而，当沸点达到 77 开尔文或 -196 °C 时，它就不能再用于某些应用，因为当前一代的纳米片晶体管尚未设计成能够承受这种温度。

这种限制是不幸的，因为理论上芯片可以在这种环境中提高其性能。现在，这种可能性可能会成为现实，正如 IBM 在本月早些时候于旧金山举行的 2023 年 IEEE 国际电子器件会议上提出的概念纳米片晶体管所证明的那样。

与 300 K 的室温条件相比，概念晶体管在氮沸点下的性能几乎提高了一倍。这种性能提升归因于电荷载流子散射减少，从而降低了功耗。降低电源电压可以通过减小晶体管宽度来帮助缩小芯片尺寸。事实上，这一发展可能会导致新型强大芯片的诞生，该芯片采用液氮冷却而不会导致芯片过热。

IBM 的概念纳米片晶体管也可能在纳米片晶体管取代FinFET的过程中发挥作用，因为后者可能更好地满足3nm芯片的技术需求。一般来说，纳米片晶体管相对于FinFET的优点包括尺寸减小、驱动电流高、可变性降低以及环栅结构。高驱动电流是通过堆叠纳米片来实现的。在标准逻辑单元中，纳米片状传导通道堆叠在只能容纳一个 FINFET 结构的区域中。

我们预计纳米片晶体管将在2纳米级节点上首次亮相，例如台积电N2和英特尔20A。它们还被用在IBM的第一个2纳米原型处理器中。

显而易见的是，芯片技术越小越好，纳米片晶体管也将推动该行业的发展。

IBM 高级研究员 Ruqiang Bao 表示，纳米片器件架构使 IBM 能够在指甲盖大小的空间内安装 500 亿个晶体管。简而言之，正如IEEE所强调的那样，纳米片技术将被证明是缩小逻辑器件规模不可或缺的一部分。

审核编辑：黄飞