- La
arquitectura vertical del dispositivo demuestra el camino para escalar más
allá del nanosheet.
- Tiene
como objetivo permitir una reducción de energía del 85% en comparación con
los transistores finFET escalados.
- Desarrollado
en el Albany Nanotech Complex en Nueva York, hogar del ecosistema líder a
nivel mundial en investigación y creación de prototipos de
semiconductores.
ALBANY, NY, diciembre de 2021.- Hoy, IBM (NYSE: IBM) y
Samsung Electronics anunciaron un avance en el diseño de semiconductores
utilizando una nueva arquitectura de transistor vertical que demuestra una ruta
para escalar más allá del nanosheet y tiene el potencial de reducir el uso de
energía en un 85%, en comparación con los transistores de efecto de campo de
aleta (finFET, por su nombre en inglés)[1].
La escasez mundial de semiconductores ha destacado el papel fundamental de la
inversión en investigación y desarrollo de chips y su importancia en todo,
desde la informática, los electrodomésticos, los dispositivos de comunicación,
los sistemas de transporte y hasta la infraestructura crítica.
La
innovación en semiconductores de las dos compañías se llevó a cabo desde el
Albany Nanotech Complex, en Nueva York, EE.UU., donde los investigadores
trabajan en estrecha colaboración con socios del sector público y privado para
ampliar los límites del escalado lógico y las capacidades de los
semiconductores.
Este
enfoque colaborativo de la innovación convierte al Albany Nanotech Complex en
un ecosistema líder a nivel mundial para la investigación de semiconductores y
crea una sólida línea de innovación, lo que ayuda a abordar las demandas de
fabricación y a acelerar el crecimiento de la industria global de chips.
El
nuevo avance del transistor vertical podría ayudar a la industria de los
semiconductores a continuar su incesante camino para ofrecer mejoras
significativas, que incluyen:
- Arquitectura
potencial del dispositivo que permite la escalabilidad del semiconductor
para avanzar más allá del nanosheet.
- Baterías
de teléfonos móviles que podrían durar más de una semana sin cargarse, en
lugar de días.
- Los
procesos intensivos en energía, como las operaciones de criptominería y el
cifrado de datos, podrían requerir una cantidad significativamente menor
de energía y tener una huella de carbono inferior.
- Expansión
continua de Internet de las Cosas (IoT) y dispositivos edge con menores
necesidades de energía, lo que les permite operar en entornos más diversos
como boyas oceánicas, vehículos autónomos y naves espaciales.
“El anuncio de tecnología de hoy trata sobre desafiar las convenciones y
repensar cómo seguimos haciendo avanzar a la sociedad y brindamos nuevas
innovaciones que mejoren la vida, los negocios y reduzcan nuestro impacto
ambiental”, dijo el Dr. Mukesh Khare, Vice President,
Hybrid Cloud & Systems, IBM Research.
“Dadas las limitaciones que enfrenta actualmente la industria en múltiples
frentes, IBM y Samsung están demostrando su compromiso con la innovación
conjunta en el diseño de semiconductores y una búsqueda compartida de lo que
llamamos 'hard tech'”.
La
Ley de Moore, el principio de que el número de transistores incorporados en un
circuito integrado densamente poblado se duplicará aproximadamente cada dos
años, se está acercando rápidamente a lo que se consideran barreras
insuperables. En pocas palabras, a medida que más y más transistores se apilan
en un área finita, los ingenieros se están quedando sin espacio.
Históricamente,
los transistores se han construido para que queden planos sobre la superficie
de un semiconductor, con la corriente eléctrica que fluye lateralmente o de
lado a lado a través de ellos. Con los nuevos transistores de efecto de campo
de transporte vertical- o VTFET por su nombre en inglés[2]-
IBM y Samsung han implementado con éxito transistores que se construyen
perpendiculares a la superficie del chip con un flujo de corriente vertical o
hacia arriba y abajo.
El
proceso VTFET aborda muchas barreras en el rendimiento y las limitaciones para
extender la Ley de Moore a medida que los diseñadores de chips intentan agregar
más transistores en un espacio fijo. También influye en los puntos de contacto
de los transistores, lo que permite un mayor flujo de corriente con menos
desperdicio de energía. En general, el nuevo diseño tiene como objetivo ofrecer
una mejora de dos veces en el rendimiento o una reducción del 85% en el uso de
energía, en comparación con las alternativas FinFET1.
Recientemente,
IBM anunció un avance en la tecnología de chip de 2 nm,
lo que permitirá que un chip aloje hasta 50 mil millones de transistores en un
espacio del tamaño de una uña. La innovación de los VTFET se centra en una
dimensión completamente nueva, que ofrece un camino hacia la continuación de la
Ley de Moore.
La
innovación en el Albany Nanotech Complex a menudo se dirige hacia la
comercialización, y con ese fin en el ciclo de vida de los chips, hoy las
empresas también anunciaron que Samsung fabricará los chips de 5nm de IBM. Se
prevé que estos chips se utilizarán en las propias plataformas de servidores de
IBM. Esto sigue al anuncio de 2018 de que Samsung fabricaría los chips de 7 nm
de IBM, que ya están disponibles en la familia de servidores IBM Power10
desde principios de este año. El procesador IBM Telum, también anunciado
este año, se fabrica de manera similar por Samsung utilizando diseños de IBM.
El
legado de IBM en avances en semiconductores también incluye la primera
implementación de tecnologías de proceso de 7 nm y 5 nm, tecnología de puerta
metálica High-k, transistores de canal SiGe, DRAM de celda única, las leyes de
Escala de Dennard, fotorresistencias amplificadas químicamente, cableado de
interconexión de cobre, tecnología de silicio sobre aislante, microprocesadores
multinúcleo, DRAM integrado y apilado de chips 3D.
Sobre IBM
Para
obtener más información sobre IBM, visite www.ibm.com.
[1] Los resultados de la simulación de nanosheet VTFET y el dispositivo
FinFET escalado se comparan en el mismo espacio y en un gate pitch agresivo de
menos de 45 nm. Nanosheets VTFET ofrecen un rendimiento de aproximadamente dos
veces que el FinFET escalado a una potencia equivalente, debido a que VTFET
mantiene un buen nivel de electrostática y capacidad parasitaria, mientras que
el rendimiento de FinFET se ve afectado por severas restricciones de escala. O
VTFET podría proporcionar hasta un 85% de reducción de energía en comparación
con la arquitectura FinFET escalada, si se compara con una frecuencia
equivalente en las curvas de potencia-rendimiento extrapoladas.
[2] Vertical
Transport Field Effect Transistors
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