Samsung успешно создала 3-нм чип на совершенно новых транзисторах: быстрее, экономичнее, плотнее

Компания Samsung сообщила о создании опытного 256-Мбит массива памяти SRAM с использованием 3-нм техпроцесса и совершенного новых транзисторов MBCFET. Образец позволил подтвердить характеристики будущего техпроцесса. Тем самым Samsung от теории шагнула к практике и можно рассчитывать, что 3-нм производство полупроводников она запустит уже в следующем году.

Эволюция транзисторов. Источник изображения: Samsung

Следует сказать, что аббревиатура MBCFET (multi-bridge channel FET) в названии нового типа транзисторов — это зарегистрированная торговая марка Samsung. В широком смысле это так называемые транзисторы GAAFET с кольцевым или всеохватывающим затвором, когда канал или несколько каналов транзистора окружены затвором со всех четырёх сторон.

Эта концепция была представлена ещё в 1988 году и хорошо изучена теоретически, но повод перейти на эту структуру появился лишь сейчас, поскольку ставшие классическими FinFET-транзисторы с вертикальными рёбрами-плавниками перестают нормально работать с технологическими нормами менее 5 нм. В случае дальнейшего наращивания производительности и снижения потребления с одновременным уменьшением физических размеров транзисторов (в процессе снижения технологических норм) управлять транзисторными каналами становится сложнее. Поэтому увеличение площади контакта между затвором и каналом за счёт полного охвата канала является простым выходом из ситуации, который, что очень важно, позволяет выпускать новые транзисторы на прежнем оборудовании.

Источник изображения: Samsung

Добавим, важным новшеством при производстве чипов на транзисторах MBCFET (GAAFET) станет возможность задавать ширину каналов-наностраниц, а также их число в составе каждого транзистора, для каждого отдельного случая. Например, для более производительной логики ширину наностраниц можно увеличить, а для блоков с низким потреблением уменьшить.

Более того, появляется возможность настолько гибкого проектирования, что даже в отдельно взятой шеститранзисторной элементарной ячейке SRAM часть транзисторов можно создать с широкими наностраницами-каналами, а часть с узкими. Именно это Samsung продемонстрировала при создании опытного 256-Мбит 3-нм массива SRAM. Измерения показали, что переход на ячейку со смешанными транзисторами на ровном месте снизил напряжение записи на 256 мВ.

Управлять шириной наностраниц-каналов проще, чем добавлять новые рёбра в транзисторах FinFET. Источник изображения: Samsung

Наконец, компания подтвердила способность добиться новых уровней производительности и эффективности. Так, по сравнению с 7-нм техпроцессом 7LPP скорость работы 3-нм MBCFET транзисторов выросла до 30 % (при одинаковом уровне потребления и сложности), а при работе на одинаковых частотах и той же сложности потребление снизилось до 50 %. Рост плотности транзисторов в смешанной схеме (SRAM плюс логика) составил до 80 %.