能夠降低85%的能耗，IBM和三星的新芯片設(shè)計(jì)為什么這么牛？
作者 | 董子博
IBM 和三星在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)上再取得新進(jìn)展！據(jù)這兩家公司稱(chēng)，他們研發(fā)出了一種在芯片上垂直堆疊晶體管的新設(shè)計(jì)。而在之前的設(shè)計(jì)中，晶體管是被平放在半導(dǎo)體表面上的。
新的垂直傳輸場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (VTFET) 設(shè)計(jì)旨在取代當(dāng)前用于當(dāng)今一些最先進(jìn)芯片的 FinFET 技術(shù)，并能夠讓芯片上的晶體管分布更加密集。這樣的布局將讓電流在晶體管堆疊中上下流動(dòng)，而在目前大多數(shù)芯片上使用的設(shè)計(jì)中，電流則是水平流動(dòng)的。
半導(dǎo)體的垂直設(shè)計(jì)開(kāi)始已久，并從現(xiàn)在通用的FinFET技術(shù)中獲得了一定的靈感。據(jù)悉，盡管其最初的工作重點(diǎn)是芯片組件的堆疊而不是優(yōu)化晶體管的排布，英特爾未來(lái)將主要朝著這個(gè)方向進(jìn)行開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。當(dāng)然這也有據(jù)可循：當(dāng)平面空間已經(jīng)更難讓晶體管進(jìn)行堆疊時(shí)，唯一真正的方向（除了物理縮小晶體管技術(shù)）是向上。
雖然我們距離實(shí)際消費(fèi)類(lèi)芯片中使用 VTFET 設(shè)計(jì)還有很長(zhǎng)的路要走，但英特爾和三星兩家公司正強(qiáng)勢(shì)發(fā)聲。他們指出 VTFET 芯片可以讓設(shè)備“性能提高兩倍或能源使用減少 85%”。
IBM 和三星還雄心勃勃地提出了一些大膽的想法，比如“手機(jī)充一次電用一周”。這能讓能源密集型的產(chǎn)業(yè)能耗大幅降低，比如數(shù)據(jù)加密；同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)甚至也可以為更強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備甚至航天器賦能。
IBM此前曾在今年早些時(shí)候展示過(guò)它的首款 2nm 芯片。該芯片采用了與之前不同的方式來(lái)填充更多晶體管，方法是使用現(xiàn)有的 FinFET 設(shè)計(jì)擴(kuò)大可以安裝在芯片上的數(shù)量。然而，VTFET技術(shù)則是更進(jìn)一步，盡管距離我們看到使用這項(xiàng)技術(shù)的芯片面世還有很長(zhǎng)一段時(shí)間。
然而IBM也不是唯一一家展望未來(lái)生產(chǎn)的公司。英特爾在今年夏天公布了其即將推出的 RibbonFET（英特爾首款全環(huán)柵晶體管）設(shè)計(jì)，這是其在FinFET技術(shù)上獲得的專(zhuān)利。這項(xiàng)技術(shù)將成為英特爾 20A 代半導(dǎo)體產(chǎn)品的一部分，而20A代芯片則計(jì)劃于 2024 年開(kāi)始量產(chǎn)。最近，IBM還宣布了自己的堆疊晶體管技術(shù)計(jì)劃，并將其作為RibbonFET未來(lái)的次世代產(chǎn)品。
END
2021-12-11
2021-12-10
2021-12-09
2021-12-09
2021-12-09
