VTFET - nowa technologia chipów od IBM i Samsunga. Nawet tygodniowy czas pracy smartfonów na baterii

IBM i Samsung ogłosiły swoje najnowsze osiągnięcie w dziedzinie projektowania półprzewodników: nowy sposób układania tranzystorów pionowo na chipie (zamiast płasko na powierzchni półprzewodnika).

Nowa konstrukcja tranzystorów polowych VTFET (Vertical Transport Field Effect Transistors) ma zastąpić obecną technologię FinFET, która jest używana w niektórych z najbardziej zaawansowanych obecnie chipów i może pozwolić na układy, które są jeszcze gęściej upakowane tranzystorami niż obecnie. Zasadniczo nowy projekt układałby tranzystory pionowo, umożliwiając przepływ prądu w górę i w dół stosu zamiast tradycyjnego poziomego układu, stosowanego obecnie w większości chipów, gdzie prąd przepływa z jednej strony na drugą.

Chipy VTFET mogą zaoferować dwukrotną poprawę wydajności lub 85-procentowe zmniejszenie zużycia energii.

Pionowe projekty półprzewodników są od jakiegoś czasu trendem (FinFET oferuje już niektóre z tych korzyści). Przyszłe plany Intela również wydają się zmierzać w tym kierunku, chociaż jego początkowe prace skupiały się na układaniu komponentów chipów, a nie pojedynczych tranzystorów. Takie podejście to naturalny krok do przodu, ponieważ kiedy skończą się możliwości dodania większej liczby chipów w jednej płaszczyźnie, jedynym realnym kierunkiem (poza fizycznie kurczącą się technologią tranzystorową) jest pójście w górę.

Chociaż wciąż jesteśmy daleko od projektów VTFET stosowanych w rzeczywistych chipach konsumenckich, obie firmy chwalą się dużymi korzyściami takiego podejścia, zauważając, że chipy VTFET mogą zaoferować „dwukrotną poprawę wydajności lub 85-procentowe zmniejszenie zużycia energii” w porównaniu do projektów FinFET. IBM i Samsung twierdzą też, że technologia VTFET może pomóc w utrzymaniu celu prawa Moore'a, jakim jest stałe zwiększanie liczby tranzystorów.

IBM i Samsung przytaczają również ambitne zastosowania nowej technologii, podnosząc idee „baterii do telefonów komórkowych, które mogą działać przez tydzień bez ładowania”, mniej energochłonnego wydobywania kryptowaluty lub szyfrowania danych, a nawet potężniejszych urządzeń IoT czy statków kosmicznych.

IBM wcześniej zaprezentował swój pierwszy 2 nm układ, który obiera inną drogę w kierunku upakowania większej liczby tranzystorów, a mianowicie przy użyciu istniejącej konstrukcji FinFET. VTFET pozwolić ma jednak na zastosowanie jeszcze mniejszych litografii, chociaż prawdopodobnie minie jeszcze du żo czasu, zanim zobaczymy chipy oparte na najnowszej technologii IBM i Samsunga.

To nie jedyna firma, która patrzy w przyszłość technologii produkcyjnej. Intel zaprezentował latem swoją nadchodzącą konstrukcję RibbonFET (pierwszy tranzystor Intela typu gate-all-around), będącą następcą technologii produkcyjnej FinFET, która ma być częścią generacji produktów półprzewodnikowych Intel 20A - ich produkcja ma rozpocząć się w 2024 roku. Firma ogłosiła również niedawno własny plan dotyczący technologii tranzystorów układanych w stosy jako potencjalnego następcy RibbonFET w przyszłości.