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Jan 05, 2024

Ti presentiamo Forksheet: Imec è dentro

The most advanced manufacturers of computer processors are in the middle of the

I produttori più avanzati di processori per computer si trovano nel mezzo del primo grande cambiamento nell’architettura dei dispositivi in ​​un decennio: il passaggio dai finFET ai nanosheet. Altri 10 anni dovrebbero portare a un altro cambiamento fondamentale, in cui i dispositivi nanosheet vengono impilati uno sopra l’altro per formare FET complementari (CFET), in grado di dimezzare le dimensioni di alcuni circuiti. Ma quest’ultima mossa sarà probabilmente un passo pesante, dicono gli esperti. Un transistor intermedio chiamato forksheet potrebbe mantenere i circuiti rimpiccioliti senza altrettanto lavoro.

L'idea del forksheet è nata dall'esplorazione dei limiti dell'architettura dei nanosheet, afferma Julien Ryckaert, vicepresidente per le tecnologie logiche di Imec. La caratteristica principale del nanofoglio sono le sue pile orizzontali di nastri di silicio circondati dal suo cancello di controllo della corrente. Sebbene i nanofogli siano entrati in produzione solo di recente, gli esperti ne stavano già cercando i limiti già anni fa. A Imec è stato assegnato il compito di capire "a che punto i nanosheet inizieranno a cedere", dice.

Il team di Ryckaert ha scoperto che uno dei principali limiti alla riduzione della logica basata sui nanosheet è il mantenimento della separazione tra i due tipi di transistor che compongono la logica CMOS. I due tipi, NMOS e PMOS, devono mantenere una certa distanza per limitare la capacità che riduce le prestazioni e il consumo energetico dei dispositivi. "Il forksheet è un modo per superare questa limitazione", afferma Ryckaert.

Invece di singoli dispositivi nanosheet, lo schema forksheet li costruisce come coppie su entrambi i lati di una parete dielettrica. (No, non assomiglia molto a una forchetta.) Il muro consente di posizionare i dispositivi più vicini senza causare problemi di capacità, afferma Naoto Horiguchi, direttore della tecnologia CMOS presso Imec. I progettisti potrebbero utilizzare lo spazio extra per rimpicciolire le celle logiche, oppure potrebbero usarlo per costruire transistor con fogli più larghi che porterebbero a prestazioni migliori, dice.

I transistor all'avanguardia stanno già passando dall'architettura dei transistor a effetto di campo (FinFET) ai nanosheet. L'obiettivo finale è impilare due dispositivi uno sopra l'altro in una configurazione CFET. Il forksheet potrebbe rappresentare una tappa intermedia nel percorso.Imec

"CFET è probabilmente l'architettura CMOS definitiva", afferma Horiguchi del dispositivo che Imec prevede sarà pronto per la produzione intorno al 2032. Ma aggiunge che "l'integrazione di CFET è molto complessa". Forksheet riutilizza la maggior parte delle fasi di produzione dei nanosheet, rendendo potenzialmente il lavoro più semplice, afferma. Imec prevede che potrebbe essere pronto intorno al 2028.

Ci sono però ancora molti ostacoli da superare. "È più complesso di quanto si pensasse inizialmente", afferma Horiguchi. Dal punto di vista della produzione, la parete dielettrica è un po’ un grattacapo. Esistono diversi tipi di dielettrico utilizzati nei CMOS avanzati e diversi passaggi che comportano l'incisione del dielettrico. Realizzare forchette significa incidere quelle altre senza attaccare accidentalmente il muro. Ed è ancora una questione aperta quali tipi di transistor dovrebbero essere posizionati su entrambi i lati del muro, afferma Horiguchi. L'idea iniziale era di mettere PMOS da un lato e NMOS dall'altro, ma potrebbero esserci dei vantaggi nel mettere invece lo stesso tipo su entrambi i lati.