IBM日前在日本京都宣布,該公司研究團隊在晶體管的制造上取得了巨大的突破——在一個指甲大小的芯片上,從集成200億個7納米晶體管飛躍到了300億個5納米晶體管。據(jù)報道,這一出色表現(xiàn)有望挽救瀕臨極限的摩爾定律,使電子元件繼續(xù)朝著更小、更經(jīng)濟的方向發(fā)展。
目前最先進的晶體管是finFET,以芯片表面投射的載硫硅片翅片狀隆起而命名,其革命性突破的關鍵在于,在三維結(jié)構(gòu)而非二維平面上控制電流的傳遞。這種設計可應用于10納米甚至7納米節(jié)點芯片。但是,隨著芯片尺寸越來越小,電流變得愈發(fā)難以關閉,即使使用這種先進的三面“門”結(jié)構(gòu),仍會發(fā)生電子泄漏。
半導體行業(yè)一直致力于打造5納米節(jié)點替代方案。IBM此次宣布的最新結(jié)構(gòu)中,每個晶體管由三層堆疊的水平薄片組成,每片只有幾納米厚度,完全被柵極包圍,能防止電子泄漏并節(jié)省電力,被稱為“全包圍門”結(jié)構(gòu)。
IBM的半導體技術(shù)和研究副總裁馬克斯·凱爾表示,“我們認為新結(jié)構(gòu)將成為繼finFET之后的普遍結(jié)構(gòu),它代表了晶體管的未來?!?/p>
報道稱,IBM公司用多年時間研究制造堆疊納米芯片工藝技術(shù)和材料,此前流行的電子束光刻工藝對于批量生產(chǎn)而言過于昂貴,而即將投入生產(chǎn)的5納米芯片,將使用工藝成本有所降低的極光紫外光刻技術(shù)。新型芯片雖然只有指甲大小,其上卻能集成300億個晶體管,在與10納米芯片進行對比的測試中發(fā)現(xiàn),在給定功率下,其性能可提升40%;在同等效率下,5納米芯片可以節(jié)省74%電能。
IBM計劃與三星公司及全球制造商共同合作,生產(chǎn)5納米節(jié)點測試芯片,并提供給全球客戶,在未來幾年內(nèi)滿足日益增長的市場需求,為自動駕駛、人工智能和5G網(wǎng)絡的實現(xiàn)鋪路。