تراشهسازان براي ليتوگرافي پيشرفتهتر از سه نانومتري سراغ ترانزيستور GAA-FET خواهند رفت
مهاجرت از ترانزيستورهاي دووجهي به ترانزيستورهاي ساختهشده برپايهي تكنيك فينفت (FinFET) باعث شد قانون مور در دَه سال اخير همچنان پابرجا باقي بماند؛ اما بهانديشه متخصصين ميرسد كه حتي طراحي فينفت نيز كمكم قصد دارد جايش را به طراحي جديدي بدهد. ترانزيستورهاي GAA (مخفف Gate-all-around) براي ليتوگرافي سهنانومتري و ليتوگرافيهاي پيشرفتهتر بسيار متخصصدي و جالب بهانديشه متخصصين ميرسد؛ بااينحال براساس گزارش خبرگزاري تكاسپات، تحليلگران معتقدند مهاجرت از ترانزيستورهاي فينفت به ترانزيستورهاي GAA بسيار پرهزينه خواهد بود.
اكثر تراشههاي پيشرفتهي امروزي با استفاده از ليتوگرافي هفت يا پنجنانومتري توليد ميشوند؛ باوجوداين، شركتهاي بزرگ صنعت نيمههادي نظير تي اس ام سي (TSMC) و گلوبال فاندريز (GlobalFoundries) در سالهاي گذشته تلاشهاي زيادي انجام كردهاند تا بتوانند ليتوگرافي سه و دونانومتري را برپايهي ترانزيستورهاي نسل بعد سري GAA-FET بهطور بهينه توسعه دهند. ترانزيستورهاي GAA-FET مزيتهايي دارند كه از بين آنها ميتوانيم به «بهبود مقياسپذيري» اشاره كنيم. بااينحال، فينفت همچنان در اولويت است؛ زيرا توليدكنندگان تراشه معتقدند ميتوانند نسلبهنسل قدرت بيشتري از ترانزيستورهاي فينفت بيرون بكشند.
سال گذشتهي ميلادي، TSMC هنگام برگزاري اجلاس Technology Symposium اعلام كرد ليتوگرافي سهنانومترياش كه با نام N3 شناخته ميشود، درمقايسهبا ليتوگرافي پنجنانومتري (N5) حداكثر ۵۰ درصد قدرت پردازشي بيشتر و ۳۰ درصد مصرف انرژي كمتري ارائه ميدهد. مهمتر آنكه ليتوگرافي سهنانومتري TSMC ظاهرا باعث ميشود بتوان ۱٫۷ برابر تراكم بيشتري از ترانزيستورها را روي تراشه قرار داد.
استفاده از ليتوگرافي اثباتشده و پيشبينيپذيرتر باعث ميشود TSMC زمان كافي براي توسعهي ليتوگرافي دونانومتري GAA-FET دراختيار داشته باشد. بدينترتيب، استفادهي ليتوگرافي سهنانومتري TSMC از ترانزيستورهاي GAA-FET احتمالا منتفي است. طبق آخرين اخبار، TSMC ميكوشد ليتوگرافي دونانومتري را تا سال ۲۰۲۴ به توليد انبوه برساند.
سطح مقطعي ترانزيستورهاي GAAFET
براساس گزارش جديد مؤسسهي Semiconductor Engineering، اينتل و سامسونگ نيز بهشدت در تلاشاند تا براي توليد تراشه سراغ استفاده از ليتوگرافي سه و دونانومتري بروند و شايد سامسونگ بتواند چنين هدفي را تا پايان سال جاري ميلادي عملي كند.
چندين نوع از تزانزيستورهاي GAA-FET وجود دارد و ميدانيم سامسونگ ميخواهد از نوع MBC-FET (مخفف Multi-Bridge Channel FET) استفاده كند كه مبتنيبر ورقههاي نانو است. فناوري MBC-FET را اساسا ميتوانيم نسخهي اصلاحشدهي FinFET خطاب كنيم. اينتل نيز طراحي شبيه به MBC-FET و موسوم به «نانوروبان» دارد كه ظاهرا در تراشههاي سال ۲۰۲۵ از آن استفاده ميشود. البته مديرعامل اينتل بهتازگي عوض شده است و شايد زمان رويكارآمدن فناوري مذكور در تراشههاي اينتل تغيير كند.
درهرصورت تمامي شواهد نشان ميدهد كه فناوري فينفت كمكم به روزهاي پايانياش نزديك ميشود. در همين حين، شركتهاي بزرگ تراشهساز بايد هرچه زودتر سراغ استفاده از فناوري GAA-FET در ليتوگرافيهاي پيشرفتهي سهنانومتري و نسخههاي بعدي بروند.
GAA-FET را نميتوانيم صرفا ترانزيستوري ساده براي نسل بعد تراشههاي پيشرفته خطاب كنيم؛ بلكه GAA-FET تنها گزينهي پيش روي تراشهسازان براي آيندهي پيشبينيپذير است. هزينهي استفاده از نسخههاي مختلف GAA-FET بيشتر از فينفت است و همين موضوع باعث ميشود اكثر شركتها به احتمال كمتري بخواهند در آيندهي نزديك سراغ استفاده از GAA-FET بروند.
هرچه پيشرفت بيشتري در صنعت نيمههادي بهدست ميآيد، تراشهسازان موظف هستند از عناصر نيمههادي بهتري، نظير ژرمانيوم و گاليم آنتيمونيد و آرسنيد اينديم براي بهبود عملكرد تراشهها استفاده كنند. بااينهمه، GAA-FET ممكن است آخرين قدم در قانون مور باشد. بدينترتيب، تراشهسازان براي حفظ نحوهي پيشرفت نسلي تراشهها بايد سراغ فناوريهاي پيشرفتهتر پكيجينگ و معماريهاي بهبوديافتهتر بروند.
هم انديشي ها