IBM и Samsung представили новую технологию вертикального наложения транзисторов на конференции IEDM (International Electron Devices Meeting) органа по стандартизации IEEE в Сан-Франциско. Технология должна либо увеличить возможную производительность, либо эффективность. На той же конференции Intel представила способ размещения транзисторов в трехмерной ориентации, чтобы освободить больше места в определенной области.
Новая технология стекирования обеспечивает большую производительность или меньшее энергопотребление
Если IBM, Samsung и Intel смогут договориться, то можно предположить, что они сделали важное открытие. Крупнейшие мировые производители микросхем обещают значительное повышение производительности и эффективности в течение следующего десятилетия.
Чтобы правильно оценить нововведение, которое на первый взгляд кажется незаметным, сначала нужно посмотреть, как сегодня работают транзисторы. Сегодняшние микросхемы лежат на поверхности кремния, ток от металлических слоев течет горизонтально к источнику. С технологией, описанной Samsung, IBM и Intel, транзисторы вместо этого будут лежать друг на друге, и ток будет течь вертикально.
По словам Intel, размещение транзисторов NMOS и PMOS друг над другом, а не рядом друг с другом, увеличит количество транзисторов в определенной области на 30–50%. Больше транзисторов означает большую мощность, поэтому они позволяют выполнять более сложные инструкции.
«Укладывая строительные блоки друг на друга, мы явно экономим пространство, – сказал менеджер Intel Пол Фишер в интервью Reuters. – Мы сокращаем длину соединений и действительно экономим энергию, что не только делает все это более рентабельным, но и более эффективным».
Смартфоны будущего могут работать неделю без подзарядки
Samsung и IBM, с другой стороны, называют свою технологию VTFET (вертикальные транспортные полевые транзисторы) и заявляют, что она может удвоить производительность или повысить энергоэффективность на 85% по сравнению с конструкциями FinFET. Соответственно, компании полагают, что, объединяя их в стек, они могут преодолеть ограничения производительности или завершить процессы с меньшими потерями энергии.
Это означает, что концепция IBM и Samsung может в один прекрасный день привести к созданию смартфонов, способных работать неделю без подзарядки. Об этом сообщает Engadget. В случае особенно энергоемких задач, таких как майнинг криптовалют, значительное повышение эффективности может привести к существенному сокращению выбросов углекислого газа.
До выхода на рынок еще далеко
Плохая новость в том, что технология все еще находится на начальной стадии. До сих пор многие важные вопросы остаются без ответа – особенно управление температурным режимом, которое имеет решающее значение для этой технологии. Поэтому неудивительно, что компании не могут составить график, когда первые микросхемы с вертикально расположенными транзисторами появятся на рынке.
Текущая технология под названием FinFET, трехмерная структура, которая обеспечивает лучшую энергоэффективность, используется Intel с 2011 года, заменив плоские конструкции MOSFET. Ранее в этом году компания объявила, что перейдет на новую конструкцию транзисторов под названием RibbonFET со своими чипами Intel 20A в 2024 году. В этой новой структуре используются ленточные каналы, которые обеспечивают более высокую производительность на меньшем пространстве. Вертикальное стекирование станет возможным следующим шагом, который может открыть новую эру высокопроизводительных компьютеров или энергосберегающих вычислений.
Закон Мура как препятствие инновациям
Остается вопрос, почему технология появляется только сейчас. Ответ можно найти в устоявшемся образе мышления. В частности, в течение последних нескольких десятилетий Intel всегда применяла закон Мура 1965 года. Решение основано на концепции соучредителя Intel Гордона Мура, которое, вероятно, усложняет процесс инноваций. В любом случае Мур постулировал, что количество транзисторов в интегральной схеме удваивается примерно каждые два года.
На протяжении десятилетий полупроводниковая промышленность работала над этой предпосылкой, пытаясь каждые два года уменьшать размер микросхем. Сложность, связанная с этим, не позволяет таким компаниям, как Intel, искать более продвинутые микроархитектуры. И только сейчас, когда становится все труднее помещать микросхемы в устройства, производители микросхем ищут новые методы повышения производительности.
