0,7 nanometre: IBM, CFET transistörlü ilk çipleri sunuyor

IBM'in araştırma departmanı, şirketin 0,7 nanometre nesline veya 7 angstroma (7A) atadığı yeni bir üretim süreci tasarladı. Vaatler çok büyük: 2021'in kendi tasarladığı 2nm süreciyle karşılaştırıldığında, transistör yoğunluğunun iki katına çıkması bekleniyor. Aynı elektrik enerjisi tüketiminde güç %50'ye kadar artar, alternatif olarak aynı güçte enerji ihtiyacı %70'e kadar azalır.

Ve iş bununla da bitmiyor: Duyuruya göre işlemcilere, grafik yongalarına ve diğer yonga türlerine entegre edilen SRAM önbelleği de %40 oranında azaltılabilecek. Bu, önceki nesil üretimlerde SRAM ölçeklendirmesinin duvara yaklaşmasından sonra ileriye doğru atılmış büyük bir adım olacaktır.

Her zamanki gibi nanometre veya angstrom adlarının gerçek boyutlarla hiçbir ilgisi yoktur. Tek bir çip, boyutların ölçülebileceği çok sayıda parametreye sahiptir. Örneğin, IBM'in 7A'sındaki iki transistörün merkezleri birbirinden 42 ila 45 nm uzakta olmalıdır (Contacted Poly Pitch, CPP).

Nano yığınlar: Yığılmış transistör çiftleri

2nm nesliyle karşılaştırıldığında, 42nm'ye kadar olan CPP yalnızca küçük bir ilerlemeyi temsil edecektir. Önemli olan, akım akışının zıt yönleri için transistör çiftlerinin yapısında yatmaktadır: Her çip, şimdiye kadar her zaman yan yana yerleştirilmiş olan bir çift PMOS ve NMOS transistörü içerir. Ancak IBM, alanı etkili bir şekilde iki katına çıkarmak için bunları üst üste istifliyor.

Bu nedenle şirket, tamamlayıcı alan etkili transistörlere (CFET'ler) geçişi bekliyor. Dünyanın önde gelen sözleşmeli çip üreticileri TSMC, Samsung ve Intel, CFET'leri 2030'ların başındaki günümüzün her yönüyle kapı transistörlerinin (GAA-FET'ler) en muhtemel halefi olarak görüyor.

Mevcut CFET konseptleri, IBM'de olduğu gibi esasen üst üste düzenlenmiş iki GAA-FET'i temsil etmektedir. Bu nedenle şirket, marka adını Nanosheets'ten Nanostacks'a değiştiriyor.

Gofret yapıştırma

Bu amaçla IBM, ayrı ayrı açıkta kalan ve çok inceltilmiş iki silikon levhayı üst üste yerleştirir (bağlama). Yıllar süren araştırmaların ardından bu yaklaşımın monolitik plakalara göre avantajlı olduğu kanıtlandı.

Bu, üreticinin atomların NMOS ve PMOS yönlerine göre düzenini ayrı ayrı optimize etmesine olanak tanır. Öte yandan üretimin karmaşıklığını arttırır, bu da maliyetleri artırır. Bu nedenle IBM'in yaklaşımı özellikle yapay zeka hızlandırıcıları gibi ileri teknoloji çipler için ilginç olabilir.

More Than Moore tarafından yapılan bir analiz, IBM'in levha yapıştırmadaki “gizli sosu” hakkında ayrıntılar sağlıyor. Yaklaşım, AMD ve TSMC'nin 3D-V-Cache'ine yalnızca yüzeysel olarak benziyor; burada ek önbellek kalıpları, örneğin Ryzen 9 9950X3D2 Dual Edition'daki hesaplama çekirdekleriyle hesaplama kalıplarının üzerine oturuyor.

Ancak perde arkasında IBM, veri ve güç akışı için bağlantılar oluşturmak amacıyla TSV'leri (silikon geçişli yollar) çiplere yerleştirmiyor. Bunun yerine, transistör çiftleri bir dielektrik aracılığıyla doğrudan birbirine bağlanır. More Than Moore, çip özelliklerine bağlı olarak IBM'in yüzey alanının milimetre karesi başına 382 ila 548 milyon transistör ürettiğini tahmin ediyor. Karşılaştırma için: TSMC'nin N2 süreci yaklaşık 236 milyon yaratıyor.

2031'den itibaren seri üretime hazır

IBM, yarı iletken fabrikalarını Globalfoundries'e sattığından beri artık kendi çiplerini seri olarak üretmiyor, ancak araştırma alanında önemli bir oyuncu olmaya devam ediyor. Genç Japon çip üreticisi Rapidus, IBM'den teknoloji lisansı alıyor. Bu nedenle Tokyo Electron'un (TEL) 7A'nın geliştirilmesine dahil olması şaşırtıcı değil. Ayrıca mevcut: Lam Araştırma ve Ekran Yarı İletken Çözümleri. Her üç ortak da levha işlemeye yönelik makineler ve süreçler tasarlıyor.

Şirketin verdiği bilgiye göre nanostack yaklaşımı beş yıl içerisinde seri üretime geçebilecek. Bu, IBM'in sektör genelinde programa sadık kalmasına olanak tanıyacak. Bu noktada TSMC, Intel ve Samsung pazara hazır olmak için geçiş tedbirleri alacak.

(mma)