Сегодня 28 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Кремний для будущих чипов придётся нарезать в другом направлении, выяснили в IBM

Чем меньше становятся транзисторы, тем больше факторов влияет на их производительность. Как выяснили в компании IBM, производительность будущих транзисторов с круговыми затворами и наностраничными каналами будет заметно меняться в зависимости от ориентации кристаллов кремния, из которых они изготавливаются.

 Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Известно, что кристаллическая решётка — это бесконечно повторяющееся чередование одинаковых комбинаций атомов в структуре вещества. В зависимости от выбора направления и места среза, проходящего через кристалл, на образовавшейся грани выступят те или иные сочетания атомов и связей между ними. Учёные давно выяснили, что каждая грань обладает своей дырочной и электронной проводимостью. Пока транзисторы были большими, это можно было не принимать во внимание. Однако при переходе к 2-нм транзисторам и компонентам меньшего размера ориентация кристаллов кремния уже заметно влияет на их производительность.

 Индексы Миллера. Источник изображения: Википедия

Индексы Миллера. Источник изображения: Википедия

Традиционно в индустрии производства полупроводников кремниевую подложку нарезали в плоскости 001 так называемого индекса Миллера. В этой плоскости электронная проводимость наиболее высокая и она оказывает наибольшее влияние на производительность чипа. Дырочная проводимость существенно меньше, но до сих пор это было не критично. В случае создания транзистора из кремния на срезе 110 дырочная проводимость резко возрастает, а электронная немного снижается. В сумме эффект получается положительным и это будет иметь значение для производительности будущих транзисторов.

 Расположение атомов в ячейке кристаллической решётки кремния

Расположение атомов в ячейке кристаллической решётки кремния

В принципе, транзисторы с вертикально расположенными затворами — FinFET, которые давно выпускаются и стали привычными, располагают каналами именно в срезе 110. Другое дело — будущие транзисторы с круговым затвором и наностраничными каналами — GAA. Наностраничные каналы будут располагаться параллельно плоскости традиционного среза кремния и лишатся выигрыша в виде ускоренной дырочной проводимости.

Исследовательская группа IBM создала целый ряд вариаций пар GAA-транзисторов на кремнии с обеими ориентациями срезов. Транзисторы были с разным количеством каналов, с разными сечениями и с каналами разной длины. Во всех случаях транзисторы с ориентацией кремния 110 превзошли своих собратьев из кремния по срезу 001. Для более толстых каналов разница была меньше, но всё равно оставалась. Также транзисторы с электронной проводимостью (nFET) оказались чуть медленнее на срезе 110, чем на 001. Но заметно возросшая производительность транзисторов pFET (с дырочной проводимостью) на кристалле со срезом 110 это компенсировала.

 представление пары вертикально расположенных друг над другом комплементарных транзисторов. Источник изображения: Intel

Представление пары вертикально расположенных друг над другом комплементарных транзисторов. Источник изображения: Intel

Также в компании IBM собираются найти способ уменьшить негативное влияние альтернативной ориентации на электронную проводимость. Кроме того, учёные изучат использование кремния с ориентацией 110 в транзисторах с 3D-наноструктурой, называемых комплементарными полевыми транзисторами (CFET). В этой архитектуре элементы nFET обычно размещаются поверх pFET, чтобы не увеличивать размеры чипов. Ожидается, что такие многоуровневые устройства появятся в течение 10 лет, и все три производителя микросхем с передовой логикой уже представили прототипы CFET в прошлом месяце на конференции IEDM 2023. В таком случае транзисторы pFET могут изготавливаться из кремния 110, а nFET — из кремния 001.

В любом случае, это не решение завтрашнего дня. Вряд ли производители изменят ориентацию порезки кристаллов кремния до 2030 года. У них есть в запасе технологии, повышающие производительность чипов менее экзотическими способами.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Эксперты: на устранение последствий взлома «Аэрофлота» уйдёт до нескольких месяцев 3 мин.
В отключениях интернета в России появятся исключения — предлагается сохранять доступ к «Госуслугам» и банкам 2 ч.
Завирусившийся симулятор Quarantine Zone: The Last Check от российских разработчиков достиг «грандиозного рубежа» и нашёл издателя 3 ч.
Самая уродливая надежда Земли на спасение: радиоактивный боевик Toxic Crusaders получил новый трейлер и дату выхода 3 ч.
«Выглядит как Sekiro на стероидах»: игроков впечатлили 22 минуты геймплея амбициозного китайского боевика Phantom Blade Zero 4 ч.
Британцы стали обманывать систему проверки возраста в Discord с помощью Death Stranding 5 ч.
Microsoft случайно раскрыла дату выхода ретросборника Mortal Kombat: Legacy Kollection 7 ч.
Eviden предоставит техническую платформу для европейского оборонного ИИ-проекта AtLaS 27-07 14:43
В Telegram добавили бота для проверки возраста пользователей 27-07 12:15
Новая статья: Fretless — The Wrath of Riffson — музыка спасёт мир. Рецензия 27-07 00:10
«Роскосмос» сообщил, когда отработает технологии для аналога SpaceX Falcon 9 — ракеты с многоразовой первой ступенью 6 мин.
К октябрю 2025 года Малайзия установит правила устойчивого развития дата-центров в стране 2 ч.
Доля европейских облачных провайдеров на местном рынке снизилась до 15 % и остаётся на этом уровне годами 2 ч.
Palit выпустила первые белые видеокарты Blackwell — GeForce RTX 5060, 5060 Ti и RTX 5070 White 2 ч.
ASRock Industrial представила платформу NVIDIA Jetson AGX Orin для периферийных ИИ-устройств 2 ч.
Собрать за 60 секунд: Huawei и Avatr запустили ультрасовременный автомобильный завод без людей, но с 5G и ИИ 2 ч.
Представлен доступный смартфон Vivo Y400 на старом чипе Snapdragon 685, с 50-Мп камерой и батареей на 6000 мА·ч 3 ч.
Huawei представила ИИ-систему CloudMatrix 384 — конкурента NVIDIA GB200 NVL72 3 ч.
Сверхтонкий складной Samsung Galaxy Z Fold7 пережил тест на изгиб и другие испытания на прочность 4 ч.
Ажиотажный спрос на HBM подтолкнул SK hynix к увеличению капитальных затрат на 30 % 5 ч.