Сегодня 11 июля 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 🔥
Новая статья: В малом весе: обзор российских мобильных операционных систем 3 ч.
YouTube объявил о закрытии раздела «В тренде», но уже готовит ему замену 4 ч.
Первый геймплей боевика «Земский собор» от создателей «Смуты» не впечатлил игроков 4 ч.
Спутниковый интернет Starlink теперь доступен в 1000 самолётов по всему миру — 100 Мбит/с в небе, бесплатно 4 ч.
Забастовка актёров озвучки игр наконец завершена — участники SAG-AFTRA одобрили новый договор 6 ч.
«Я был пьян, но утечки так и не случилось»: глава издательского отдела Larian рассказал, как чуть не «слил» дату выхода Baldur's Gate 3 7 ч.
Google Gemini научился превращать фото в восьмисекундные видео со звуком, но небесплатно 7 ч.
ЕС открыл новое дело против TikTok за передачу данных европейцев в Китай — ранее соцсеть уже штрафовали за это на €530 млн 8 ч.
Elden Ring Nightreign возглавила рейтинг самых продаваемых игр в США за май — в первой пятёрке оказалось четыре игры от Microsoft 9 ч.
К приложению поддержки Apple подключат ИИ 9 ч.
Razer представила игровую мышь DeathAdder V4 Pro за $170 с оптическим колёсиком и сенсором на 45 000 DPI 5 ч.
Philips выпустила 27-дюймовый игровой монитор Evnia 27M2N3800A с поддержкой 4K@160 Гц и FHD@320 Гц 5 ч.
Роботы-койоты на колёсах заменили робопсов в охране военных аэродромов США от диких зверей — они оказались шустрее 7 ч.
Infinix представила тонкие и недорогие смартфоны Hot 60 Pro+ и Hot 60 Pro с ярким дизайном и быстрыми экранами 7 ч.
Yeston представила Radeon RX 9070 XT Mercury Nova с футуристическим дизайном в стиле старых видеокарт EVGA Kingpin 8 ч.
Новая статья: Первый взгляд на смартфон HUAWEI Pura 80 Ultra 9 ч.
«Криптонит» представил российский инструмент для оценки безопасности 5G-сетей 9 ч.
Bloomberg: Китай строит в пустыне гигантский комплекс ИИ ЦОД для 115 тыс. ускорителей NVIDIA, поставки которых запрещены США 10 ч.
Отмену мобильного роуминга в ЕАЭС отложили до 2028 год, чтобы не навредить операторам 10 ч.
Intel вылетела из десятки крупнейших производителей чипов и проиграла гонку ИИ, признал гендир Тан 11 ч.