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Jan 05, 2024

Conoce a Forksheet: Imec's In

Los fabricantes más avanzados de procesadores informáticos se encuentran en medio de la

Los fabricantes más avanzados de procesadores de computadora se encuentran en medio del primer gran cambio en la arquitectura de dispositivos en una década: el cambio de finFET a nanoláminas. Otros 10 años deberían traer otro cambio fundamental, donde los dispositivos de nanoláminas se apilan uno encima del otro para formar FET complementarios (CFET), capaces de reducir a la mitad el tamaño de algunos circuitos. Pero es probable que este último movimiento sea un trabajo pesado, dicen los expertos. Un transistor intermedio llamado forksheet podría hacer que los circuitos se reduzcan sin tanto trabajo.

La idea de la hoja de horquilla surgió de la exploración de los límites de la arquitectura de nanohojas, dice Julien Ryckaert, vicepresidente de tecnologías lógicas de Imec. La característica principal de la nanohoja son sus pilas horizontales de cintas de silicio rodeadas por su puerta de control de corriente. Aunque las nanoláminas entraron en producción recientemente, los expertos ya buscaban sus límites hace años. Imec se encargó de averiguar "en qué punto nanosheet comenzará a derrumbarse", dice.

El equipo de Ryckaert descubrió que una de las principales limitaciones para reducir la lógica basada en nanoláminas es mantener la separación entre los dos tipos de transistores que componen la lógica CMOS. Los dos tipos, NMOS y PMOS, deben mantener una cierta distancia para limitar la capacitancia que reduce el rendimiento y el consumo de energía de los dispositivos. "La hoja de horquilla es una forma de romper esa limitación", dice Ryckaert.

En lugar de dispositivos de nanohojas individuales, el esquema de hojas de horquilla los construye como pares a cada lado de una pared dieléctrica. (No, en realidad no se parece mucho a un tenedor). La pared permite que los dispositivos se coloquen más juntos sin causar un problema de capacitancia, dice Naoto Horiguchi, director de tecnología CMOS en Imec. Los diseñadores podrían usar el espacio adicional para reducir las celdas lógicas, o podrían usar el espacio adicional para construir transistores con hojas más anchas que conduzcan a un mejor rendimiento, dice.

Los transistores de vanguardia ya están pasando de la arquitectura del transistor de efecto de campo de aleta (FinFET) a las nanoláminas. El objetivo final es apilar dos dispositivos uno encima del otro en una configuración CFET. La escota puede ser un paso intermedio en el camino.Imec

"CFET es probablemente la arquitectura CMOS definitiva", dice Horiguchi sobre el dispositivo que Imec espera que esté listo para la producción alrededor de 2032. Pero agrega que la integración de CFET "es muy compleja". Forksheet reutiliza la mayoría de los pasos de producción de nanohojas, lo que potencialmente hace que sea un trabajo más fácil, dice. Imec predice que podría estar listo alrededor de 2028.

Sin embargo, aún quedan muchos obstáculos por superar. "Es más complejo de lo que se pensó inicialmente", dice Horiguchi. Desde una perspectiva de fabricación, la pared dieléctrica es un dolor de cabeza. Hay varios tipos de dieléctricos utilizados en CMOS avanzados y varios pasos que implican grabarlos. Hacer forksheets significa grabar esos otros sin atacar accidentalmente la pared. Y todavía es una pregunta abierta qué tipos de transistores deberían ir a cada lado de la pared, dice Horiguchi. La idea inicial era poner PMOS en un lado y NMOS en el otro, pero puede haber ventajas en poner el mismo tipo en ambos lados.