Сегодня 29 мая 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

«Последний рубеж транзисторной архитектуры»: TSMC и Intel рассказали о нанолистовых транзисторах

На днях на конференции IEDM 2024 в Сан-Франциско компания TSMC впервые официально рассказала о преимуществах перехода на 2-нм транзисторы с круговым затвором Gate-All-Around и нанолистовыми каналами. К выпуску чипов по технологии N2 тайваньский чипмейкер приступит в наступающем году. По сути, нанолисты — это финальная архитектура транзисторов в привычном понимании и она останется актуальной надолго.

 Не видите внизу 2-нм транзисторы? А они есть! Источник изображения: TSMC

Не видите внизу 2-нм транзисторы? А они есть! Источник изображения: TSMC

В 2025 году производить чипы на основе 2-нм техпроцесса с наностраничными каналами и круговым затвором начнут также Samsung и Intel. Подобные структуры первой начала выпускать компания Samsung в рамках 3-нм техпроцесса в 2022 году. Для TSMC это станет первым опытом и плодом «более чем четырёхлетнего труда», как признался глава отдела разработчиков компании.

Современные транзисторы FinFET представляют собой набор вертикально расположенных транзисторных каналов — рёбер или плавников. Характеристики такого транзистора зависят от количества рёбер у каждого — одного, двух или трёх. Чем больше каналов, тем больше площадь, занимаемая транзистором. Это особенно остро сказывается в случае массивов памяти SRAM. Каждая ячейка такой памяти состоит из шести транзисторов и поэтому плохо поддаётся масштабированию. Между тем, без SRAM не обходятся ни простенькие контроллеры, ни мощные процессоры и ускорители.

Перевод транзисторных каналов в горизонтальную плоскость в виде тонких наностраниц сразу улучшает плотность, так как каналы располагаются друг над другом, и неважно, сколько их. От этого занимаемое транзистором место не увеличивается. В частности, переход TSMC от выпуска 3-нм FinFET транзисторов к 2-нм наностраничным увеличивает плотность размещения транзисторов на 15 %, независимо от того, используются ли производительные схемы или энергоэффективные. Выигрыш произойдёт в обоих случаях.

Между производительностью и энергоэффективностью придётся выбирать. Если делать ставку на скорость вычислений, прирост от перехода на 2-нм наностраничные транзисторы составит 15 %, а если выбрать низкое потребление, то выигрыш достигнет впечатляющих 30 %. Но это не вся польза от наностраничных каналов. Для FinFET транзисторов нельзя создать транзисторы с 1,5 рёбрами — это как полтора землекопа из известной сказки. Зато в случае наностраничных каналов можно менять их ширину, не говоря о количестве, и проектировать схемы с разнообразными и точно требуемыми параметрами.

В компании TSMC технологию изменения ширины наностраниц назвали Nanoflex. Это позволит выпускать на одном кристалле логику с узкими наностраницами, что ограничит их потребление, и вычислительное ядро с транзисторами с широкими наностраницами для пропускания больших токов, что обеспечит производительность, несмотря ни на что.

Но особенно заметно от перехода на наностраничные транзисторные каналы выиграет SRAM. При переходе с 4-нм на 3-нм техпроцесс плотность ячеек памяти SRAM выросла всего на 6 %. В случае технологии Nanoflex при переходе от 3-нм на 2-нм техпроцесс плотность ячеек SRAM вырастет на 11 %. Это даст повсеместный выигрыш, утверждают в TSMC.

 Источник изображения: Intel

Источник изображения: Intel

Интересно добавить, что на этой же конференции прозвучал доклад компании Intel, которая очертила границы будущего для классических транзисторов и, конкретно, в наностраничном исполнении.

«Архитектура наностраниц на самом деле является последним рубежом транзисторной архитектуры, — сказал Ашиш Агравал (Ashish Agrawal), специалист по кремниевым технологиям в исследовательской группе Intel по компонентам схем. — Даже будущие комплементарные FET (CFET) устройства, которые, возможно, появятся в середине 2030-х годов, будут построены из нанолистов. Поэтому важно, чтобы исследователи понимали свои ограничения».

Чтобы изучить границы возможного, в Intel создали экспериментальную транзисторную структуру с каналом длиной 6 нм. Чем короче канал, тем выше вероятность утечек через него и тем менее управляемым становится транзистор. Эксперимент показал, что транзисторы с каналами длиной 6 нм и шириной наностраницы 2 нм полностью работоспособны. Это позволит наностраничной транзисторной архитектуре существовать ещё долго, отодвинув переход на двумерные материалы и транзисторы на принципиально иной архитектуре далеко в будущее.

Возвращаясь к 2-нм техпроцессу TSMC (а также Samsung и Intel), напомним, что цифра в его названии ничего не говорит о физических размерах транзисторов. В рамках 2-нм техпроцесса транзисторы и транзисторные каналы измеряются десятками нанометров. Поэтому до выставленных Intel границ в эксперименте индустрия будет идти не одну пятилетку.

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Gartner: большинство кастомных ИИ-моделей и проектов генеративного ИИ ожидает провал 2 ч.
Fable всё-таки не выйдет в 2026 году — в том числе из-за GTA VI 2 ч.
Ролевая игра The Witch's Bakery подружит геймеров с общительной ведьмой-пекарем из Парижа — релиз намечен на август 3 ч.
Дополнение «Баллады прошлого» к The Witcher 3 станет «прологом» к будущему «Ведьмака» 4 ч.
Кроссовер с Clair Obscur, онлайн-кооператив и элементы 3D: инсайдеры поделились новыми подробностями ремейка Rayman Legends 5 ч.
Стартап Shift предложил бесплатную уборку домов ради обучения роботов 6 ч.
Project Lightwell: IBM и Red Hat предложили корпорациям скинуться на патчи безопасности для open source ПО и сами вложат $5 млрд 6 ч.
Фирма случайно спустила $500 млн на Anthropic Claude всего за месяц 6 ч.
В «Google Фото» появятся новые средства управления «Воспоминаниями» 8 ч.
Meta раздумывает, не потягаться ли с AWS и другими облаками 9 ч.
Dell представила самый лёгкий ноутбук XPS — килограммовый XPS 13 c Intel Wildcat Lake и ценой от $599 2 ч.
Утечка показала iPhone 18 Pro в цвете «Тёмная вишня» — он может стать новым трендом для Android 2 ч.
ASRock выпустит видеокарту Radeon RX 9070 XT Taichi 10th Anniversary Edition по случаю 10-летия бренда Taichi 2 ч.
Acer показала портативную консоль Nitro Blaze Link для трансляции игр с ПК по Wi-Fi 2 ч.
Acer представила «доступный всем» игровой ноутбук Nitro 16 с Ryzen 9 9955HX3D и GeForce RTX 5070 Ti 2 ч.
Acer представила флагманский игровой ноутбук Predator Helios 18 с чипами Core Ultra 9 290HX и RTX 5090 3 ч.
Работа МКС будет продлена до 2030 года, даже если Россия уйдёт со станции 3 ч.
TSMC: чистая производительность чипов больше не главное — приоритетом стала энергоэффективность 4 ч.
MSI представила первый в мире игровой монитор с QD-OLED и тремя режимами — 4K@360 Гц, 2K@520 Гц и FHD@680 Гц 4 ч.
«Воронья слободка»: Joby, Archer и Vertical погрязли в судебных войнах и поставили под удар массовый запуск аэротакси 4 ч.