Nieuw soort transistor maakt chips onder de 2 nanometer mogelijk

In de nanometerwedloop plannen de producenten van geavanceerde chips enorme investeringen om de komende jaren de stap te zetten van de 5 nanometer-technologienode naar 3 nanometer en vervolgens naar 2 nanometer en kleiner. De nieuwe forksheet-technologie kan hen helpen in het nemen van die laatste horde.

Vandaag vinden we in de meest geavanceerde chips voor reken- en geheugentoepassingen de FinFet terug. De FinFet dankt zijn naam aan een geleidingkanaal dat de vorm van een vin heeft. Deze transistor werd een twintigtal jaar geleden uitgevonden en ontstond uit de Mosfet – de transistor die de schaalverkleining en massaproductie van computerchips heeft mogelijk gemaakt. Terwijl bij de planaire Mosfet de poort die de stroomstootjes regelt alleen controle voert langs de bovenkant, omgeeft de poort bij de FinFet het geleidingskanaal langs drie kanten, met minder lekstromen tot gevolg.

Vanaf volgend jaar zal de FinFet geleidelijk aan plaatsmaken voor de zogenaamde gate-all-around nanosheet-transistor, waarbij de poort het kanaal aan alle kanten zal omgeven. Ook de nanosheet-transistor zal echter ooit op zijn limieten botsen waardoor de transistoren niet dichter bij elkaar kunnen worden gebracht.

De forksheet biedt hiervoor een oplossing. De forksheet ontleent zijn naam aan zijn vorkstructuur, die een veel nauwere afstand tussen de transistoren mogelijk maakt. Imec toonde eerder al via simulaties aan dat de forksheet de nanosheet overtreft op gebied van schaalverkleining en performantie.

Nu is het instituut er voor het eerst in geslaagd om goed werkende forksheets te maken die compatibel zijn met standaard chipproductieprocessen op 300mm wafers. Op de conferentie demonstreren de onderzoekers de eerste volledig functionele elektrische karakterisatie ervan. Om benchmarking mogelijk te maken zijn de forksheet-transistoren en nanosheet-transistoren samen geïntegreerd op een wafer. Ze vertonen gelijkaardige performantie, maar de transistoren kunnen in deze nieuwe architectuur veel dichter bij elkaar geplaatst worden: 35 procent dichter dan wat vandaag met de huidige FinFet-technologie mogelijk is.