Новая конструкция чипа может привести к созданию смартфонов с недельным временем автономной работы
Компании IBM и Samsung объявили о прорыве в разработке полупроводников, который может проложить путь к созданию новых мощных процессоров с большей плотностью транзисторов, чем когда-либо прежде.
На ежегодной конференции по полупроводникам IEDM пара компаний опубликовала результаты исследования новой архитектуры, в которой транзисторы расположены перпендикулярно поверхности чипа, с вертикальным током в обоих направлениях. Архитектура чипа называется VTFET, что означает полевой транзистор с вертикальной транспортировкой.
По мнению IBM и Samsung, новый подход демонстрирует четкий путь к масштабированию за пределы технологии производства нанолистов, после чего расстояние между транзисторами на чипе уменьшится до менее чем 1 нм (для сравнения, нить человеческой ДНК имеет диаметр 2,5 нм).
«Сегодняшний анонс технологии — это вызов условностям и переосмысление того, как мы продолжаем развивать общество и внедрять новые инновации, которые улучшают жизнь и уменьшают воздействие на окружающую среду», — сказал д-р Мукеш Кхаре, вице-президент по гибридным облакам и системам в IBM Research.
Учитывая ограничения, с которыми в настоящее время сталкивается отрасль по многим направлениям, IBM и Samsung демонстрируют нашу приверженность совместным инновациям в разработке полупроводников и совместному стремлению к тому, что мы называем «тяжелыми технологиями»».
Закон Мура продолжает жить
Наиболее распространенные сегодня архитектуры микросхем известны как полевые транзисторы с боковым транспортом (или FET). Например, в архитектуре полевых транзисторов с ребрами (finFET) транзисторы располагаются на поверхности чипа, а ток между ними течет в боковом направлении. Однако в случае VTFET инженеры получают дополнительное измерение для игры, и ток течет как вверх, так и вниз.
«В прошлом разработчики размещали больше транзисторов на чипе за счет уменьшения шага затворов и шага разводки», — объясняет IBM. «Но при использовании самых передовых технологий finFET остается так много места для распорок, затворов и контактов».
«[VTFET] устраняет барьеры масштабирования, ослабляя физические ограничения на длину затвора транзистора, толщину прокладки и размер контактов, что позволяет оптимизировать каждую из этих характеристик либо по производительности, либо по энергопотреблению».
По словам IBM, этот прорыв является значительным по двум основным причинам. Во-первых, ожидается, что VTFET расчистит путь к продолжению закона Мура (предсказание, сделанное в 1965 году, согласно которому количество транзисторов на чипе будет удваиваться каждый год), который многие считали невозможным. Чем больше транзисторов, тем, конечно, мощнее чип — и, в конечном счете, мощнее компьютер, рабочая станция, сервер и т.д.
Во-вторых, VTFET, как утверждается, позволяет пропускать больший ток с меньшими потерями энергии, что может помочь снизить количество энергии, потребляемой чипами, на 85% по сравнению с традиционными FET.
С точки зрения реального воздействия на мир, IBM утверждает, что чипы, построенные на архитектуре VTFET, могут проложить путь к созданию смартфонов со временем автономной работы более недели, значительно снизить энергопотребление при выполнении вычислительных нагрузок (таких как добыча криптовалют и шифрование данных) и многое другое.