Сегодня 13 июня 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 🔥
Несмотря на громкие провалы, Sony всё ещё нацелена на создание «разнообразных и устойчивых» игр-сервисов 25 мин.
Гейминг на Mac вышел на новый уровень: Steam наконец получил нативную поддержку процессоров Apple 28 мин.
Агрессивный план отменяется: Sony продолжит «очень вдумчиво» переносить эксклюзивы PlayStation на ПК 2 ч.
Google откажется от «мгновенных приложений» для Android, потому что ими почти никто не пользуется 3 ч.
Meta AI показывает всем чужие переписки с интимными подробностями — формально с согласия самих пользователей 6 ч.
Симулятор RoadCraft от авторов MudRunner и SnowRunner показал один из лучших запусков в истории Focus Entertainment 7 ч.
Обнаружен вирус-шпион BrowserVenom, маскирующийся под приложение DeepSeek 7 ч.
Кооперативная игра Peak от создателей Content Warning и Another Crab's Treasure отправит покорять смертельно опасную гору — тизер геймплея и дата выхода 8 ч.
Meta купила половину Scale AI за $14 млрд, в попытке догнать конкурентов в гонке ИИ 8 ч.
Rockstar позволит Дрейку и другим музыкантам загружать новые песни на свои радиостанции в GTA VI 9 ч.
Сделка Synopsys и Ansys на $35 млрд под угрозой — Китай отложил её одобрение 23 мин.
Intel анонсировала новую волну увольнений — в июне работы лишатся сотрудники Intel Foundry 31 мин.
Скидки сработали: iPhone стал самым продаваемым смартфоном в Китае 2 ч.
Sony призналась, что уже разрабатывает PlayStation 6, — а также новые способы взаимодействия с играми 2 ч.
Garmin выпустила квадратные смарт-часы Venu X1 с большим дисплеем, титановым корпусом и сапфировым стеклом за $799 3 ч.
Microsoft приоткрыла завесу над консолью Xbox следующего поколения, но этого никто не заметил 3 ч.
Китайская межпланетная станция «Тяньвэнь-2» прислала первое селфи на пути к астероиду Камо'Оалева 5 ч.
Мировой рынок электромобилей вырос на 28 % с начала года — во многом благодаря Китаю 5 ч.
Canon бросила вызов Sony, представив высокочувствительный датчик изображения для автомобилей 5 ч.
В Финляндии запустили крупнейший в мире тепловой аккумулятор на мыльном камне 5 ч.