Сегодня 13 декабря 2024
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.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Ethereum проиграл Solana по популярности среди разработчиков приложений на блокчейне 3 мин.
В WhatsApp теперь можно выбирать отдельных участников группового чата для звонка 25 мин.
«Живите вместе. Умрите в одиночку»: анонсирована ролевая игра на выживание Blackfrost: The Long Dark 2 45 мин.
«Лаборатория Касперского» внедрила GigaChat в систему KUMA для мониторинга и анализа инцидентов ИБ 2 ч.
Кооператив, поглощение ДНК и вид от третьего лица: Saber Interactive анонсировала шутер Turok: Origins про отстрел динозавров и пришельцев 3 ч.
Valve опубликовала трейлер зимней распродажи Steam, которая стартует 19 декабря 3 ч.
Meta показала ИИ для метавселенной и создала альтернативу традиционным большим языковым моделям 4 ч.
Capcom внезапно анонсировала первую за 18 лет новую Onimusha и продолжение Okami 5 ч.
Объём облачного рынка в России в 2024 году вырос на треть — до 165,6 млрд рублей 5 ч.
ChatGPT обрёл зрение — бот научился налету понимать видеопоток с камеры смартфона и экрана 6 ч.
Apple лишит европейцев новых iPhone 14 и iPhone SE с нового года из-за местных законов 23 мин.
SK hynix выпустила самый быстрый в мире M.2 SSD для ПК — Platinum P51 со скоростью до 14,7 Гбайт/с 28 мин.
Представлен футуристический электролёт Manta Aircraft — до 300 км на скорости 240 км/ч 3 ч.
Наушники Apple AirPods со следующего года начнут собирать в Индии 3 ч.
Видео: автопилот Google не справился с круговым перекрёстком и «закружил» роботакси Waymo 3 ч.
Xiaomi ворвалась на рынок электромобилей так же успешно, как на рынок смартфонов 13 лет назад 4 ч.
Nvidia закатит в честь анонса видеокарт GeForce RTX 5000 геймерскую вечеринку на 50 часов 5 ч.
ExxonMobil впервые построит газовую электростанцию специально для питания ИИ ЦОД 6 ч.
Квартальный объём мирового рынка корпоративного WLAN-оборудования достиг $2,5 млрд 7 ч.
Apple перейдёт на собственные модули Wi-Fi и Bluetooth уже в следующем году — сначала в Apple TV, а после в iPhone 7 ч.