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IBM、沸騰窒素に耐えるナノシートトランジスタを実証

IBMのコンセプト・ナノシート・トランジスタは、窒素の沸点で約2倍の性能向上を実証した。この成果は、いくつかの技術的進歩をもたらすと期待されており、ナノシート・トランジスタがFinFETに取って代わる道を開く可能性がある。さらにエキサイティングなことに、より強力なクラスのチップの開発につながる可能性もある。

液体窒素は、熱を除去し、重要なプロセス領域に不活性環境を作り出すために、半導体製造プロセス全体で広く使用されている。しかし、沸点である77ケルビン(-196℃)まで下がると、現在のナノシート・トランジスタはこの種の温度に耐えられるように設計されていないため、特定の用途では使用できなくなる。

このような環境下でチップの性能を向上させることができると理論化されていただけに、この制限は残念だ。今月初めにサンフランシスコで開催された2023 IEEE International Electron Device MeetingでIBMが発表したコンセプト・ナノシート・トランジスタが示すように、これがいつかは実現するかもしれない。

このコンセプト・トランジスタは、窒素の沸点で、室温の300Kと比較して約2倍の性能を示した。この性能向上は、電荷キャリアの散乱が少ないため、消費電力が低くなることに起因している。消費電力を下げることは、トランジスタの幅を小さくすることでチップサイズを縮小することにつながる。実際、この開発は、チップをオーバーヒートさせることなく液体窒素冷却で開発された、新しいクラスの強力なチップの誕生につながる可能性がある。

IBMのコンセプト・ナノシート・トランジスタは、FinFETからナノシート・トランジスタへの置き換えが予想される中で、その役割を果たす可能性もある。一般に、FinFETに対するナノシート・トランジスタの利点には、小型化、高駆動電流、ばらつきの低減、ゲート・オールアラウンド(GAA)構造などがある。高駆動電流はナノシートを積層することで達成される。標準的なロジック・セルでは、ナノシート形状の伝導チャネルが、FINFET構造が1つしか収容できない領域に積層されている。

ナノシート・トランジスタは、TSMC N2やIntel 20Aのような2nmクラスのノードで業界デビューすることが期待できる。IBM初の2nmプロトタイプ・プロセッサーにも採用されている。

当たり前のことだが、チップ技術において小さいことは常に良いことであり、ここでもナノシート・トランジスタが業界を発展させるだろう。

IBMの上級研究員であるRuqiang Bao氏によれば、ナノシートデバイスアーキテクチャにより、IBMは500億個のトランジスタを指の爪ほどのスペースに収めることができるという。要するに、IEEEが強調したように、ナノシート技術はロジック・デバイスのスケールダウンに不可欠であることが証明される。


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