Сегодня 18 октября 2025
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 🔥
ИИ-бот Google Gemini успешно конкурирует в области редактирования фото с инструментами Adobe 30 мин.
Новая статья: Baby Steps — встань и иди. Рецензия 9 ч.
Интерес к ChatGPT на смартфонах стал угасать — пользователи проводят в приложении всё меньше времени 9 ч.
ИИ Meta будет предлагать пользователям отредактировать и опубликовать фото из галереи смартфона 10 ч.
Новая статья: Vampire: The Masquerade — Bloodlines 2 — резус разочаровательный. Рецензия 10 ч.
«Невероятно исторический момент»: в Football Manager 26 впервые для серии появится Чемпионат мира по футболу и другие турниры ФИФА 11 ч.
Судебные документы Sony и Tencent раскрыли, когда выйдет фильм по Horizon Zero Dawn 13 ч.
Apple обвинила Epic Games в новой попытке отвертеться от уплаты комиссий App Store 13 ч.
Фэнтезийный боевик Absolum приглянулся не только критикам, но и игрокам — 200 тысяч проданных копий и 91 % в Steam 14 ч.
«Выбор сделали за меня»: бывший руководитель франшизы Assassin’s Creed объяснил, почему покинул Ubisoft 15 ч.
Память HBM4 окажется дороже, чем ожидалось, но производители не останутся внакладе 47 мин.
Asus представила первый мини-ПК ROG NUC с процессором AMD — чип Ryzen 9 9955HX3D и графика GeForce RTX 5070 2 ч.
Рекорд разгона памяти до режима DDR5-13010 прошёл валидацию 2 ч.
Первый складной iPhone может не только задержаться, но и получить дисплей более скромных размеров 3 ч.
TSMC выпустила для Nvidia первую кремниевую пластину с чипами Blackwell на территории США 3 ч.
Релиз Kaspersky NGFW 1.1: улучшенная отказоустойчивость, антивирусная проверка архивов и новые аппаратные платформы 10 ч.
Atari представила ретро-консоль Intellivision Spirit c 45 встроенными играми с «возможностью расширения» 11 ч.
Huawei представила смартфон Nova 14 Lite на устаревшем чипе Kirin 8000 и HarmonyOS 5.1 12 ч.
Китайцы создали «полароид» для астрономии — он делает мгновенные снимки Вселенной с рекордной точностью 12 ч.
HTC показала доступный геймерский смартфон Wildfire и не только 12 ч.