IBM i Samsung Electronics wspólnie ogłosiły przełom w projektowaniu półprzewodników wykorzystujących nową architekturę tranzystorów pionowych, która ma przed obiema firmami otwierać możliwości dotąd niedostępne.
Badania prowadzono w Albany Nanotech Complex – ekosystemie badań nad półprzewodnikami współtworzonym przez IBM i Samsunga.Pionowe tranzystory mają dać możliwość skalowania poza nanoarkuszami i zmniejszenia zużycia energii o 85 procent w porównaniu z finFET. Tak wysoka oszczędność energetyczna może stanowić przełom wszędzie tam, gdzie liczy się nawet nie tyle oszczędność energii, co odprowadzanie ciepła.
Globalny niedobór półprzewodników uwydatnił kluczową rolę inwestycji w badania i rozwój w obszarze chipów oraz znaczenie półprzewodników we wszystkim, od komputerów, przez urządzenia komunikacyjne, motoryzację, aż po telekomunikacyjną infrastrukturę krytyczną.
Dotychczas tranzystory budowano tak, aby leżały płasko na powierzchni półprzewodnika, a prąd przepływał przez nie z boku na bok. Dzięki nowym tranzystorom polowym transportu pionowego (VTFET) IBM i Samsung z powodzeniem wdrożyły tranzystory zbudowane prostopadle do powierzchni chipa z pionowym przepływem prądu w górę iw dół. Prawo Moore’a, zasada mówiąca, że liczba tranzystorów w układach scalonych podwaja się co dwa lata, szybko zbliża się do barier nie do pokonania. Mówiąc najprościej, ponieważ coraz więcej tranzystorów jest upchanych w ograniczonej przestrzeni, inżynierom zaczyna brakować miejsca. I właśnie ten problem w dużej mierze rozwiązuje osiągnięcie IBM i Samsunga. Niedawno IBM ogłosił przełom w technologii chipów 2 nm, który pozwoli chipowi zmieścić do 50 miliardów tranzystorów w przestrzeni wielkości paznokcia. VTFET skupia się na zupełnie nowym wymiarze, który otwiera drogę do kontynuacji prawa Moore’a.
Przełom w dziedzinie tranzystorów pionowych może pomóc branży półprzewodnikowej w coraz lepszych możliwościach w skalowaniu produkcji. IBM i Samsung wskazują na kilka praktycznych zastosowań. Są to:
- Smartfony, które mogą wytrzymać ponad tydzień bez ładowania.
- Procesy energochłonne, takie jak operacje wydobywania kryptowalut i szyfrowanie danych, mogą wymagać znacznie mniej energii i mieć mniejszy ślad węglowy.
- Ciągła ekspansja Internetu rzeczy (IoT) i urządzeń brzegowych o niższym zapotrzebowaniu na energię, umożliwiająca im działanie w bardziej zróżnicowanych środowiskach, takich jak boje oceaniczne, pojazdy autonomiczne i statki kosmiczne.
„Dzisiejsze ogłoszenie technologiczne dotyczy kwestionowania konwencji i ponownego przemyślenia sposobu, w jaki nadal rozwijamy społeczeństwo i dostarczamy nowe innowacje, które poprawiają jakość życia, biznes i zmniejszają nasz wpływ na środowisko” — powiedział dr Mukesh Khare, wiceprezes ds. chmury hybrydowej i systemów w IBM Research – „Biorąc pod uwagę ograniczenia, z jakimi boryka się obecnie branża na wielu frontach, IBM i Samsung demonstrują nasze zaangażowanie we wspólne innowacje w projektowaniu półprzewodników i wspólne dążenie do tego, co nazywamy „twardą technologią”.
Przewiduje się, że te chipy będą używane we własnych platformach serwerowych IBM. Wynika to z ogłoszenia w 2018 r., że Samsung wyprodukuje 7 nm chipy IBM, które pojawiły się w rodzinie serwerów IBM Power10 na początku tego roku. Procesor IBM Telum, również ujawniony na początku tego roku, jest podobnie produkowany przez Samsunga przy użyciu projektów IBM.
Spuścizna IBM w zakresie przełomowych rozwiązań półprzewodnikowych obejmuje również pierwszą implementację technologii procesowych 7 nm i 5 nm, technologię bramki metalowej High-k, kanałowe tranzystory SiGe, jednokomórkową pamięć DRAM, przepisy Dennarda, chemicznie wzmacniane fotomaski, miedziane okablowanie połączeniowe, krzem na izolatorze technologia, wielordzeniowe mikroprocesory, wbudowana pamięć DRAM i układanie chipów 3D.
