ສໍາລັບທົດສະວັດ, ຄວາມຄືບຫນ້າຂອງ semiconductor ຫມາຍເຖິງສິ່ງຫນຶ່ງ: ການຫົດຕົວຂອງ transistors.ແຕ່ຢູ່ທີ່ 2nm, ເສັ້ນທາງນີ້ໄດ້ສິ້ນສຸດລົງ.Transistor scaling ບໍ່ໄດ້ໃຫ້ຜົນປະໂຫຍດທີ່ມີຄວາມຫມາຍອີກຕໍ່ໄປ.ແທນທີ່ຈະ, ການປະຕິບັດໃນປັດຈຸບັນມາຈາກການປະຕິວັດສະຖາປັດຕະຍະກໍາ: transistors GAA ແລະການຈັດສົ່ງພະລັງງານ backside ກໍາລັງຂຽນໃຫມ່ວ່າຊິບຖືກອອກແບບແນວໃດ.
ຄໍຂວດທີ່ແທ້ຈິງໄດ້ປ່ຽນຈາກ transistors ຕົວເອງໄປສູ່ຄວາມຕ້ານທານເຊື່ອມຕໍ່ກັນ, ການຈັດສົ່ງພະລັງງານ, ແລະຄວາມແອອັດຂອງຮູບແບບ.ເພື່ອຮັກສາຄວາມກ້າວຫນ້າ, ລະບົບຊິບທັງຫມົດຕ້ອງໄດ້ຮັບການສ້າງໃຫມ່ - ບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ນ້ອຍລົງ.ຍຸກ 2nm ບໍ່ແມ່ນເຊື້ອຊາດສໍາລັບ miniaturization;ມັນເປັນການແຂ່ງຂັນຂອງນະວັດຕະກໍາສະຖາປັດຕະຍະກໍາແບບເຕັມຮູບແບບ.
ການສິ້ນສຸດຂອງ FinFET: Scaling ສູນເສຍເຫດຜົນທາງດ້ານເສດຖະກິດຂອງມັນ
ເທກໂນໂລຍີ FinFET, ເຊິ່ງຄອບງໍາຂໍ້ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານຫຼາຍປີ, ບໍ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.ເຖິງແມ່ນວ່າຜູ້ຜະລິດສືບຕໍ່ຫຼຸດລົງຂະຫນາດ, ການປັບປຸງປະສິດທິພາບຫຼຸດລົງໃນຂະນະທີ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຈະລະເບີດ.
- ຄວາມຕ້ານທານຂອງການເຊື່ອມຕໍ່ກັນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຍ້ອນວ່າສາຍໄຟບາງໆ
- ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານກາຍເປັນບໍ່ສາມາດຈັດການໄດ້
- ການຂະຫຍາຍ SRAM ໄດ້ເກືອບຢຸດຕັ້ງແຕ່ 5nm
ແບບເກົ່າ -ນ້ອຍ = ດີກວ່າ— ບໍ່ຖືກຕ້ອງອີກຕໍ່ໄປ.ອຸດສາຫະກໍາຕ້ອງຮັບຮອງເອົາແບບແຜນໃຫມ່.
The New 2nm Paradigm: ການປະຕິວັດສະຖາປັດຕະຍະກຳຄູ່
ເພື່ອທໍາລາຍຂໍ້ບົກຜ່ອງ, ສອງເຕັກໂນໂລຢີໃນປັດຈຸບັນແມ່ນບັງຄັບຢູ່ທີ່ 2nm:
- GAA (Gate-All-Around): ທົດແທນ FinFET ເພື່ອຟື້ນຟູການຄວບຄຸມ ແລະປະສິດທິພາບຂອງ transistor
- BSPDN (ເຄືອຂ່າຍການຈັດສົ່ງພະລັງງານດ້ານຫຼັງ): ແຍກໄຟ ແລະ ສັນຍານເສັ້ນທາງເພື່ອກຳຈັດຄວາມແອອັດ
ຮ່ວມກັນ, ພວກເຂົາເຈົ້າກໍ່ສ້າງ transistor ແລະລະບົບການສົ່ງພະລັງງານຈາກພື້ນຖານຂຶ້ນ.
ຄໍຂວດທີ່ແທ້ຈິງ: ຈາກ Transistors ກັບ Interconnects
ການປະຕິບັດໃນມື້ນີ້ແມ່ນຈໍາກັດບໍ່ແມ່ນໂດຍການປ່ຽນຄວາມໄວ, ແຕ່ໂດຍ ສາຍໄຟ.ສາຍໂລຫະບາງໆສ້າງຄວາມຕ້ານທານສູງ, ເສັ້ນທາງທີ່ສັບສົນຈະເພີ່ມຄວາມລ່າຊ້າ, ແລະສຽງລົບກວນພະລັງງານເຮັດໃຫ້ຄວາມຫມັ້ນຄົງ.
ຄໍຂວດໄດ້ຍ້າຍຈາກອຸປະກອນໄປຫາການເຊື່ອມຕໍ່ກັນ.ພຽງແຕ່ການປັບໂຄງສ້າງທາງສະຖາປັດຕະຍະກໍາສາມາດແກ້ໄຂມັນໄດ້.
Backside Power Delivery (BSPDN): Game-Changer
BSPDN ສົມບູນຄິດຄືນຮູບແບບຊິບດ້ວຍກົດລະບຽບງ່າຍໆ:
- ສັນຍານແລ່ນຢູ່ດ້ານຫນ້າ
- ພະລັງງານແລ່ນຢູ່ດ້ານຫລັງ
ການແບ່ງແຍກນີ້ໃຫ້ຜົນປະໂຫຍດອັນໃຫຍ່ຫຼວງ:
- ຄວາມສູງຂອງຕາລາງມາດຕະຖານຫຼຸດລົງ (6T → 5T ແລະຕໍ່າກວ່າ)
- ຄວາມຕ້ານທານພະລັງງານຫຼຸດລົງ ~10x, ຕັດການສູນເສຍແລະຄວາມຮ້ອນ
- ພື້ນທີ່ກຳນົດທິດທາງດ້ານໜ້າຖືກປ່ອຍສັນຍານໃຫ້ເຕັມທີ່
BSPDN ແມ່ນວິທີດຽວທີ່ຈະຮັກສາການຂະຫຍາຍຢູ່ໃນຍຸກ 2nm.
ສາມເສັ້ນທາງສໍາລັບພະລັງງານ Backside: ການແຂ່ງຂັນອຸດສາຫະກໍາ
ສາມເສັ້ນທາງດ້ານວິຊາການໃນປັດຈຸບັນແມ່ນແຂ່ງຂັນສໍາລັບການເດັ່ນ:
- BPR (ຝັງລົດໄຟ): ງ່າຍດາຍແຕ່ມີຄວາມສ່ຽງສູງການປົນເປື້ອນ;ຄົງຈະບໍ່ເປັນກະແສຫຼັກ
- PowerVia (Intel): ມີຄວາມສົມດູນ, ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ຄວາມສ່ຽງຕໍ່າ;ການແກ້ໄຂດ້ານວິສະວະກໍາທີ່ຫມັ້ນຄົງທີ່ສຸດ
- ຕິດຕໍ່ພົວພັນດ້ານຫຼັງ (TSMC / Samsung): ຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະປະສິດທິພາບສູງສຸດ;ຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງການຈັດວາງທີ່ສຸດທີ່ຕ້ອງການ (<5nm)
ທາງເລືອກຈະດຸ່ນດ່ຽງຄວາມສ່ຽງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະປະສິດທິພາບສູງສຸດ.
2nm ປັບປ່ຽນພູມສັນຖານການແຂ່ງຂັນ
ຍຸກ FinFET ນິຍົມ TSMC.ແຕ່ 2nm ຣີເຊັດເກມ:
- Intel: ທໍາອິດທີ່ຈະຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່ດ້ວຍ 18A + PowerVia
- TSMC: ວິທີການເທື່ອລະກ້າວ—GAA ທໍາອິດ, BSPDN ຕໍ່ມາ
- Samsung: ການເຊື່ອມສານພະລັງງານດ້ານຫຼັງ GAA + ຮຸກຮານ
- Rapidus: ຜູ້ເຂົ້າໃຫມ່ກໍາລັງຊອກຫາຄວາມກ້າວຫນ້າ
2nm ບໍ່ແມ່ນການຂະຫຍາຍຂອງເຊື້ອຊາດເກົ່າ - ມັນເປັນການແຂ່ງຂັນໃຫມ່.
ຄວາມຈິງຍາກ: SRAM Scaling ແມ່ນຕາຍ
ເຖິງແມ່ນວ່າມີ GAA, ເຊນບິດ SRAM ໄດ້ຢຸດເຊົາການຂະຫຍາຍຢ່າງມີຄວາມຫມາຍ.Logic ຍັງສາມາດປັບປຸງໄດ້, ແຕ່ຄວາມຊົງຈໍາໃນປັດຈຸບັນ drags ລົງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ.
ຊ່ອງຫວ່າງນີ້ບັງຄັບໃຫ້ສະຖາປະນິກໃຊ້ການຫຸ້ມຫໍ່ແບບພິເສດແລະການວາງຊ້ອນກັນ 3D ເພື່ອຊົດເຊີຍ.
ຜູ້ຊະນະໃຫມ່: ອຸປະກອນແລະວັດສະດຸຄວບຄຸມ
2nm ເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ fab ໂດຍ ~20%, ຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງໂດຍ> 10%, ແລະຄວາມສັບສົນໂດຍ ~ 30%.ສູນກາງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງປ່ຽນຈາກ lithography ເປັນ:
- Epitaxy
- ການປັກແສ່ວ
- ເງິນຝາກ
- ພັນທະບັດ Wafer
- Metrology ແລະການກວດກາ
ນະວັດຕະກໍາໃນປັດຈຸບັນໄດ້ຖືກຂັບເຄື່ອນໂດຍວັດສະດຸແລະການລວມຕົວຂອງຂະບວນການ, ບໍ່ພຽງແຕ່ລັກສະນະທີ່ຫົດຕົວ.
ສະຫຼຸບ
ຍຸກ 2nm ບໍ່ແມ່ນກ່ຽວກັບ transistors ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ.ມັນແມ່ນກ່ຽວກັບ ການກໍ່ສ້າງສະຖາປັດຕະຍະກໍາຊິບທັງຫມົດຄືນໃຫມ່ ມີ GAA ແລະການຈັດສົ່ງພະລັງງານ backside.
ອະນາຄົດຂອງ semiconductors ເປັນຂອງຜູ້ທີ່ສາມາດອອກແບບລະບົບໃຫມ່ - ບໍ່ພຽງແຕ່ຫຼຸດລົງມັນ.ການປະຕິວັດສະຖາປັດຕະຍະກໍານີ້ຈະກໍານົດຄວາມເປັນຜູ້ນໍາສໍາລັບທົດສະວັດຕໍ່ໄປ.