Forksheet ile Tanışın: Imec’in Ara Transistörü

En gelişmiş bilgisayar işlemcisi üreticileri, cihaz mimarisindeki on yıldaki ilk büyük değişikliğin -finFET’lerden nano-tabakalara geçişin- ortasındalar. Başka bir 10 yıl, bazı devrelerin boyutunu yarıya indirebilen tamamlayıcı FET’ler (CFET’ler) oluşturmak için nano-tabaka cihazlarının birbirinin üzerine istiflendiği başka bir temel değişiklik getirmelidir. Ancak uzmanlar, ikinci hamlenin muhtemelen ağır bir yük olacağını söylüyor. Arada bir transistör adı verilen çatal sayfası çok fazla iş yapmadan devrelerin küçülmesini sağlayabilir.

Forksheet fikri, nanosheet mimarisinin sınırlarını keşfetmekten geldi, diyor Julien Ryckaertmantık teknolojilerinden sorumlu başkan yardımcısı imec. Nanotabakanın ana özelliği, akım kontrol kapısı tarafından çevrelenmiş yatay silikon şerit yığınlarıdır. Nano tabakalar üretime daha yeni girmiş olsa da, uzmanlar zaten limitlerini yıllar önce arıyorlardı. Imec, “nanosheet’in hangi noktada depolanmaya başlayacağını” bulmakla görevlendirildi, diyor.

Ryckaert’in ekibi, küçülen nanotabaka tabanlı mantığın ana sınırlamalarından birinin, CMOS mantığını oluşturan iki tip transistör arasındaki ayrımı korumak olduğunu buldu. NMOS ve PMOS olmak üzere iki tür, cihazların performansını ve güç tüketimini azaltan kapasitansı sınırlamak için belirli bir mesafeyi korumalıdır. Ryckaert, “Çatal sayfası, bu sınırlamayı kırmanın bir yolu,” diyor.

Ayrı ayrı nano tabaka cihazları yerine, çatal levha şeması onları bir dielektrik duvarın her iki tarafında çiftler halinde oluşturur. (Hayır, çatala pek benzemiyor.) Duvar, kapasitans sorununa neden olmadan cihazların birbirine daha yakın yerleştirilmesine izin veriyor, diyor. Naoto Horiguchi, Imec’te CMOS teknolojisi direktörü. Tasarımcılar, mantık hücrelerini küçültmek için ekstra alanı kullanabilirler veya daha iyi performans sağlayan daha geniş levhalara sahip transistörler oluşturmak için ekstra alanı kullanabilirler, diyor.

Öncü transistörler, yüzgeçli alan etkili transistör (FinFET) mimarisinden nano tabakalara geçiş yapıyor. Nihai hedef, bir CFET konfigürasyonunda iki cihazı üst üste istiflemektir. Forksheet yolda bir ara adım olabilir.imec

Imec’in 2032 civarında üretime hazır hale gelmesini beklediği cihaz için “CFET muhtemelen en üst düzey CMOS mimarisidir” diyor Horiguchi. Ancak CFET entegrasyonunun “çok karmaşık” olduğunu da ekliyor. Forksheet, nanotabaka üretim adımlarının çoğunu yeniden kullanıyor ve potansiyel olarak işi daha kolay hale getiriyor, diyor. Imec, 2028 civarında hazır olabileceğini tahmin ediyor.

Yine de aşılması gereken birçok engel var. Horiguchi, “Başlangıçta düşünülenden daha karmaşık,” diyor. Üretim açısından bakıldığında, dielektrik duvar biraz baş ağrısıdır. Gelişmiş CMOS’ta kullanılan çeşitli dielektrik türleri ve onu aşındırmayı içeren birkaç adım vardır. Çatal levha yapmak, yanlışlıkla duvara saldırmadan diğerlerini aşındırmak anlamına gelir. Horiguchi, duvarın her iki tarafına hangi tip transistörlerin yerleştirilmesi gerektiği konusunda hala açık bir soru olduğunu söylüyor. İlk fikir PMOS’u bir tarafa, NMOS’u diğer tarafa koymaktı, ancak bunun yerine her iki tarafa da aynı tipi koymanın avantajları olabilir.