Nowe procesory mogą zejść poniżej 1 nm. Oto plan IMEC

Branża półprzewodników planuje kolejną miniaturyzację układów aż do poziomu poniżej 1 nm. Mapę rozwoju tej technologii przedstawiło IMEC, wskazując kierunki zmian na kolejne lata i dekady.

Z opublikowanych danych wynika, że tempo zwiększania gęstości tranzystorów nie jest już tak wysokie jak kiedyś. Jeszcze na początku XXI wieku możliwe było niemal regularne zmniejszanie rozmiarów struktur o połowę, natomiast obecnie postęp ma bardziej liniowy charakter i wymaga znacznie większych nakładów finansowych oraz technologicznych. Mimo to zapotrzebowanie na moc obliczeniową rośnie, szczególnie w kontekście sztucznej inteligencji i zaawansowanych obliczeń.

Producenci stawiają na miniaturyzację

W najbliższych latach producenci będą rozwijać technologie poniżej 2 nm, wykorzystując tranzystory typu GAA, czyli Gate All Around. TSMC oraz Intel pracują już nad kolejnymi generacjami procesów, które mają trafić do produkcji jeszcze przed końcem dekady. Kolejnym etapem będzie przejście do struktur CFET, w których tranzystory są układane warstwowo, co pozwala zwiększyć gęstość bez zmniejszania powierzchni w tradycyjny sposób.

W najbliższych latach producenci będą rozwijać technologie poniżej 2 nm, wykorzystując tranzystory typu GAA, czyli Gate All Around. TSMC oraz Intel pracują już nad kolejnymi generacjami procesów, które mają trafić do produkcji jeszcze przed końcem dekady.

Pierwsze procesy poniżej 1 nm powinny pojawić się około 2034 roku, a następne generacje mają schodzić nawet do poziomu 0,5 nm i dalej. W dalszej perspektywie przewidywane jest wdrożenie technologii 2D FET, które będą wykorzystywać nowe materiały i konstrukcje umożliwiające dalsze zmniejszanie rozmiarów układów.

Branża rozwija się mimo ograniczeń

Mimo fizycznych ograniczeń branża będzie rozwijać się między innymi za sprawą układów 3D, zaawansowanego pakowania czy zmiany materiałowych. W porównaniu do wcześniejszych dekad, gdy postęp opierał się głównie na zmniejszaniu tranzystorów, obecnie coraz większą rolę odgrywają alternatywne metody zwiększania wydajności.

Równolegle rozwijane są technologie łączenia elementów układów, gdzie zamiast miedzi mogą pojawić się nowe materiały o niższej rezystancji. Planowane są także zmiany w zarządzaniu energią, w tym integracja regulatorów napięcia bliżej samego układu, co ma poprawić efektywność działania.

Szansa na wydajniejsze procesory

Dzięki tej zmianie użytkownicy w przyszłości mogą liczyć na bardziej wydajne i energooszczędne procesory, choć ich rozwój będzie coraz droższy i bardziej złożony. Najbardziej skorzystają jednak sektory związane ze sztuczną inteligencją, natomiast dla przeciętnego użytkownika zmiany będą odczuwalne głównie pośrednio. Nie należy oczekiwać, iż przytoczone rozwiązania zostaną wdrożone szybko, ponieważ wiele z nich pozostaje w fazie badań.