Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Samsung расскажет о GAA-транзисторах третьего поколения для 2-нм чипов в июне
30.04.2024 [23:00],
Николай Хижняк
Компания Samsung разрабатывает транзисторы GAA (Gate-all-Around) нового поколения, которые будут применяться в чипах, производимых по её 2-нм техпроцессе. Компания планирует внедрить технологию в следующем году. Об этом сообщает южнокорейское издание Business Korea, ссылающееся на свои источники в отрасли. 
Источник изображений: Samsung Со ссылкой на свои источники издание также отмечает, что Samsung собирается представить доклад о третьем поколении технологии GAA для своего 2-нм техпроцесса (SF2) в рамках конференции по вопросам полупроводниковых технологий VLSI Symposium 2024, которая будет проходить на Гавайях с 16 по 20 июня. Технология GAA, которую первой в мире поставила на коммерческие рельсы именно компания Samsung, это технология производства транзисторов с затвором, который полностью окружает канал. Поскольку с каждым переходом на новый техпроцесс транзисторы в составе полупроводника становятся меньше, контролировать движение тока в них становится всё сложнее. Однако GAA предлагает совершенно новую архитектуру транзистора, которая позволяет повысить его энергоэффективность. В настоящий момент Samsung является единственной компанией в мире, которая может массово применять технологию GAA-транзисторов для производства чипов. Она приступила к исследованию GAA ещё в начале 2000-х годов и впервые внедрила её для своего 3-нм техпроцесса в 2022 году. Однако из-за мировой экономической нестабильности, высокой стоимости производства, а также ограниченной клиентской базы в таких секторах, как мобильные устройства, спрос на 3-нм техпроцесс Samsung оказался несущественным. Как результат, лидерство в производстве 3-нм чипов перешло к тайваньскому контрактному производителю чипов TSMC, который использует более традиционные (и дешёвые) методы производства транзисторов.  В ответ Samsung готовит второе поколение транзисторов GAA для 3-нм техпроцесса, которое она собирается представить в течение этого года. А в следующем году компания представит третье поколение GAA для 2-нм техпроцесса, чтобы закрепить лидерство в этом направлении. TSMC и Intel тоже планируют в конечном итоге перейти на использование технологии GAA с переходом на 2-нм техпроцесс производства, но случится это позже, чем у Samsung. Таким образом, у южнокорейской компании будет некое преимущество перед конкурентами. По крайней мере в теории. Официальное название технологии GAA от Samsung — MBCFET. Первое поколение GAA для техпроцесса 3 нм по сравнению с предыдущим поколением FinFET-транзисторов Samsung обеспечило 23-процентную прибавку в производительности, 16-процентное увеличение плотности и 45-процентное повышение энергоэффективности. Второе поколение GAA для 3 нм техпроцесса, как ожидается, обеспечит 30-процентную прибавку в производительности, 35-процентное повышение плотности, а также 50-процентное снижение в энергопотреблении. Что касается третьего поколения MBCFET, то для него также ожидается значительная прибавка в производительности с более чем 50-процентным повышением энергоэффективности по сравнению с предыдущим поколением технологии. Учёные научились изменять проводимость транзисторов с электронной на дырочную и обратно «на лету»
27.03.2024 [14:27],
Геннадий Детинич
Исследователи из Венского технологического университета (TU Wien) представили набор базовых логических схем на реконфигурируемых транзисторах (RFET). Проводимость транзисторов RFET можно менять в любое время, что открывает путь к адаптивной логике вплоть до тонкой подстройки самообучающихся процессоров. 
Источник изображения: TU Wien Учёные из Австрии разработали базовый подход к созданию RFET ещё три года назад. Сегодня они впервые показали, что транзисторы с изменяемой проводимостью могут работать в составе базовых логических схем, и их логика может меняться по команде. Сегодня проводимость транзисторов — электронная или дырочная — закладывается в процессе обработки кремниевых пластин на этапе легирования. Это химико-физическое внесение тех или иных примесей в транзисторные каналы, которые делают их либо избыточно насыщенными электронами, либо электронными вакансиями — дырками. Тем самым в канале транзистора будет движение электронов или дырок, что предопределит его работу в составе электронной схемы. Представьте на минуту, что мы получаем возможность на лету поменять проводимость транзисторов. Очевидно, что схема начнёт работать по-иному. Исследователи из Венского технологического университета предложили метод электростатического легирования. Изначально транзисторные каналы создаются нейтральными, но затем к ним может быть приложено электромагнитное поле, которое в зависимости от полярности насытит канал либо электронами, либо дырками. Для этого достаточно разместить над каналом транзисторов RFET один дополнительный электрод — его учёные назвали «программным вентилем». Правильная команда на все программные вентили перестроит транзисторы и всю логику чипа, если каждый из её транзисторов будет реконфигурируемым. «В наших реконфигурируемых устройствах [с нелегированными полупроводниковыми каналами] мы добавляем дополнительные электроды, так называемый ”программный вентиль" поверх каждого перехода металл-полупроводник, чтобы отфильтровывать нежелательный тип носителей заряда, — поясняют разработчики из TU Wien. — При помощи второго электрода поверх полупроводникового канала, так называемого "управляющего затвора", протеканием тока через устройство управляют для включения и выключения транзистора (как в классических МОП-транзисторах)». Учёные отдают себе отчёт, что транзистор RFET не может быть таким же маленьким, как обычный полевой транзистор. Как минимум этого не позволит дополнительный электрод в его составе. В то же время с учётом оптимизации работы логики за счёт RFET общее количество транзисторов в микросхеме может быть меньше, чем в случае универсального решения на обычных транзисторах. Наконец, реконфигурировать можно не весь процессор, а только отдельные его элементы, ответственные за какие-то специфические и непостоянные функции. В любом случае, оптимизированный чип будет меньше греться и быстрее считать. «Наши реконфигурируемые транзисторы позволяют реконфигурировать блоки передачи информации на фундаментальном уровне, а не заниматься её передачей в стационарные функциональные блоки, — пояснил профессор факультета твердотельной электроники в Венском техническом университете Уолтер М. Вебер (Walter M. Weber). — Это означает, что природа нашего подхода является весьма перспективной для реконфигурируемых вычислений и приложений искусственного интеллекта». Очевидно, что RFET не заменят обычные транзисторы в подавляющем большинстве решений, но в отдельных случаях изобретение может помочь в создании более передовых и функционально насыщенных чипов. В конечном итоге можно выпускать базовые «обезличенные» наборы логических схем, цепи которых будут создаваться потом по мере необходимости и в соответствии с решаемыми задачами. Реконфигурируемые транзисторы открывают возможности для решений аппаратной безопасности, новых приложений в аналоговых схемах и достижений в области нейроморфных вычислений, делая возможным даже производство самообучающихся и адаптивных решений. Созданы перспективные светящиеся чернила для производства дисплеев, одежды и 3D-печати
27.01.2024 [13:55],
Геннадий Детинич
Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли подобрали перспективный, недорогой и экологически безопасный состав чернил для широкого спектра применений в производстве и быту. Новинка поможет выпускать дисплеи нового поколения для электроники, будет использоваться в предметах одежды и служить основой для 3D-печати светящихся и люминесцирующих моделей. 
Модели Эйфелевой башни, напечатанные с использованием новых люминесцентных чернил. Источник изображения: Berkeley Lab «Благодаря замене драгоценных металлов более доступными в природе материалами, наша технология супрамолекулярных [супермолекулярных] чернил может кардинально изменить правила игры в индустрии OLED-дисплеев, — заявил главный исследователь проекта Пейдонг Янг (Peidong Yang), старший научный сотрудник отдела материаловедения Berkeley Lab и профессор химии, материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Беркли. — Что ещё более захватывающе, так это то, что технология может также распространить свое применение на печать органических плёнок для изготовления носимых устройств, а также люминесцентных рисунков и скульптур». Исследователи пояснили в статье в журнале Science, что новый материал состоит из порошков, содержащих гафний (Hf) и цирконий (Zr), которые можно смешивать в растворе при относительно невысоких температурах: от комнатной до примерно 80 °C. При нагревании образуются «чернила», которыми дальше можно пользоваться по своему усмотрению. Подобный скромный нагрев позволит значительно снизить затраты на производство, которое, как правило, довольно энергоёмкое, если говорить о современных реалиях. 
Представление новой супермолекулы «чернил» Более того, новые чернила способны подтолкнуть к появлению более устойчивых к воздействию окружающей среды плёнок на основе перовскита. Они могут заменить современные соединения перовскита со свинцом, предложив более экологически чистую альтернативу перспективным светящимся и фотопреобразующим перовскитным пленкам. Но это в отдалённой перспективе. Найденный в Беркли супермолекулярный состав был испытан на люминесценцию и её эффективность. Выяснилось, что при освещении материала ультрафиолетовым светом он почти 100 % энергии переводит в оптический диапазон. Это редкая удача, которая позволит максимально увеличить эффективность будущих плоскопанельных дисплеев. Правда, найдены только соединения для синего и зелёного спектра, тогда как с красным пока не заладилось. В качестве эксперимента была изготовлен тонкоплёночный дисплей, работа которого в виде быстрой смены букв английского алфавита показана выше на видео. Нетрудно заметить, что даже лабораторная разработка показывает отличную скорость реакции, что важно для дисплеев. Не менее интересно выглядит перспектива использования нового супермолекулярного соединения для 3D-печати. Напечатанные таким образом миниатюры будут светиться, что позволит, например, создавать таким образом декоративные осветительные приборы. Наконец, светящиеся чернила с поддержкой низкотемпературно процесса способны сказать новое слово в одежде. Это может быть как спецодежда для работы в условиях плохой освещённости, так и повседневная со своей изюминкой в дизайне. Перспективные полупроводники будут работать на угле, но не так, как вы сначала подумали
27.01.2024 [12:23],
Геннадий Детинич
Для наращивания производительности чипов приходится уменьшать размеры транзисторов и искать новые материалы для их изготовления. Одно без другого не работает. И будет выгодно вдвойне, если какой-либо новый материал для производства передовых полупроводников окажется недорогим, неисчерпаемым и хорошо известным учёным и производственникам. Как выяснили учёные из США, таким материалом может быть обычный уголь. 
Источник изображения: The Grainger College of Engineering at University of Illinois Urbana-Champaign Транзисторы прошли стадию дискретных элементов, интегрированных, планарных, с вертикальными затворами, с полностью окружёнными затворами и приближаются к наностраничным каналам, располагаемым горизонтально. На следующем этапе они станут двухэтажными, когда комплементарная пара будет сидеть друг у друга на голове. Примерно к 2035 году, вероятно, начнут появляться более-менее надёжные технологии массового производства транзисторов из двумерных материалов атомарной толщины. Однако появятся они только в том случае, если для них будет подготовлена база, включая спектр проводников, полупроводников и изоляторов. Уголь в данной триаде может играть роль изолятора, как выяснили исследователи из Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США (NETL). Почему уголь? Потому что его много. Реально много. Добыча, транспортировка, обработка и хранение угля отлажены как ничто другое. Сегодня практика сжигать уголь для получения энергии и тепла уходит в прошлое как пережиток эпохи расцвета индустриализации. Но разом отказаться от угледобывающей отрасли тоже нельзя, поскольку это будет серьёзным ударом по экономике, промышленности и социуму. Перевести этот ископаемый ресурс в статус высокотехнологического стало бы идеальным решением. Собственно для этого была поставлена соответствующая задача коллективу NETL. Отдельный нюанс в том, что для чипов на двумерных материалах — графене, дисульфиде молибдена и других — традиционные изоляторы из оксидов металлов подходят плохо. Оксиды металлов имеют объёмную и потому неровную поверхность, и если их стыковать с 2D-материалами, то на границе раздела получится такой сложный рельеф, что электронам это точно не понравится. Часть тока будет рассеиваться на границе перехода. Другое дело уголь. Его аморфная структура позволяет создать превосходный изолирующий слой, который почти идеально ляжет на зеркальную гладь 2D-материала. Предложенный учёными техпроцесс нанесения изолирующих плёнок из угля выглядит достаточно простым. Уголь измельчается в порошок, после чего с помощью жидкости превращается в суспензию. После осаждения происходит сушка и полировка. Выглядит несложно и доступно для массового производства. Собственно, последующие эксперименты с углём для замены изоляторов будут направлены преимущественно на разработку технологий для массового выпуска микросхем, о чём учёные рассказали в статье в журнале Communications Engineering. Вишенкой на торте в этой новости стала информация, что в проект с углём вложилась компания TSMC. Тайваньский чипмейкер надеется использовать эту технологию в будущих техпроцессах. Кремний для будущих чипов придётся нарезать в другом направлении, выяснили в IBM
06.01.2024 [12:12],
Геннадий Детинич
Чем меньше становятся транзисторы, тем больше факторов влияет на их производительность. Как выяснили в компании IBM, производительность будущих транзисторов с круговыми затворами и наностраничными каналами будет заметно меняться в зависимости от ориентации кристаллов кремния, из которых они изготавливаются. 
Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews Известно, что кристаллическая решётка — это бесконечно повторяющееся чередование одинаковых комбинаций атомов в структуре вещества. В зависимости от выбора направления и места среза, проходящего через кристалл, на образовавшейся грани выступят те или иные сочетания атомов и связей между ними. Учёные давно выяснили, что каждая грань обладает своей дырочной и электронной проводимостью. Пока транзисторы были большими, это можно было не принимать во внимание. Однако при переходе к 2-нм транзисторам и компонентам меньшего размера ориентация кристаллов кремния уже заметно влияет на их производительность. 
Индексы Миллера. Источник изображения: Википедия Традиционно в индустрии производства полупроводников кремниевую подложку нарезали в плоскости 001 так называемого индекса Миллера. В этой плоскости электронная проводимость наиболее высокая и она оказывает наибольшее влияние на производительность чипа. Дырочная проводимость существенно меньше, но до сих пор это было не критично. В случае создания транзистора из кремния на срезе 110 дырочная проводимость резко возрастает, а электронная немного снижается. В сумме эффект получается положительным и это будет иметь значение для производительности будущих транзисторов. 
Расположение атомов в ячейке кристаллической решётки кремния В принципе, транзисторы с вертикально расположенными затворами — FinFET, которые давно выпускаются и стали привычными, располагают каналами именно в срезе 110. Другое дело — будущие транзисторы с круговым затвором и наностраничными каналами — GAA. Наностраничные каналы будут располагаться параллельно плоскости традиционного среза кремния и лишатся выигрыша в виде ускоренной дырочной проводимости. Исследовательская группа IBM создала целый ряд вариаций пар GAA-транзисторов на кремнии с обеими ориентациями срезов. Транзисторы были с разным количеством каналов, с разными сечениями и с каналами разной длины. Во всех случаях транзисторы с ориентацией кремния 110 превзошли своих собратьев из кремния по срезу 001. Для более толстых каналов разница была меньше, но всё равно оставалась. Также транзисторы с электронной проводимостью (nFET) оказались чуть медленнее на срезе 110, чем на 001. Но заметно возросшая производительность транзисторов pFET (с дырочной проводимостью) на кристалле со срезом 110 это компенсировала. 
Представление пары вертикально расположенных друг над другом комплементарных транзисторов. Источник изображения: Intel Также в компании IBM собираются найти способ уменьшить негативное влияние альтернативной ориентации на электронную проводимость. Кроме того, учёные изучат использование кремния с ориентацией 110 в транзисторах с 3D-наноструктурой, называемых комплементарными полевыми транзисторами (CFET). В этой архитектуре элементы nFET обычно размещаются поверх pFET, чтобы не увеличивать размеры чипов. Ожидается, что такие многоуровневые устройства появятся в течение 10 лет, и все три производителя микросхем с передовой логикой уже представили прототипы CFET в прошлом месяце на конференции IEDM 2023. В таком случае транзисторы pFET могут изготавливаться из кремния 110, а nFET — из кремния 001. В любом случае, это не решение завтрашнего дня. Вряд ли производители изменят ориентацию порезки кристаллов кремния до 2030 года. У них есть в запасе технологии, повышающие производительность чипов менее экзотическими способами. В США создали транзистор для управления теплом — он поможет с терморегуляцией в микросхемах
09.11.2023 [15:22],
Геннадий Детинич
Исследователи из Калифорнийского университета разработали первый в мире полевой транзистор, который управляет не электрическим током, а передачей тепла. Скорость переключения уникального прибора достигает 1 МГц. Он может быстро, дозировано и даже с увеличением мощности передавать тепло по цепи, что открывает целый спектр новых приложений для терморегуляции в электронике и не только. 
Источник изображения: H-Lab/UCLA Обычному полевому транзистору в этом году исполнится 76 лет (это произойдёт 16 декабря). Эти приборы управляют проводимостью полупроводникового канала с помощью электромагнитного поля, дозируя прохождение потока электронов от истока к стоку. Термотранзистор работает по тому же принципу, но только с помощью электромагнитного поля он регулирует теплопроводность канала. По словам учёных, прототип показал способность быстро и точно переключать теплопроводность канала, управляя тепловым сопротивлением на границе раздела нескольких материалов в канале. Прибор показал способность менять тепловое сопротивление до 1300 %. Иначе говоря, он может не только включать и выключать тепловой поток от источника, но также значительно его усиливать. Предложенные термотранзисторы полностью твердотельные, что позволит выпускать их в одном технологическом процессе с обычными микросхемами. В составе чипов они будут с предельной точностью и скоростью регулировать тепловой отвод от нужных участков кристалла, тогда как обычные средства отвода тепла обладают большой инерцией и плохо поддаются регулировке. Наконец, те фундаментальные основы физики, которые помогли разработать термотранзистор, послужат толчком к пониманию механизмов переноса тепла живыми клетками и, в итоге, дадут возможность учёным разобраться с терморегуляцией тела человека, процессы которой науке до конца ещё не ясны. |
© 1997—2025 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
