《電子技術(shù)應(yīng)用》
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復(fù)旦大學(xué)新技術(shù):芯片工藝不變,但晶體管集成密度翻倍

2022-12-13
來源:互聯(lián)網(wǎng)亂侃秀

眾所周知,芯片都是由晶體管組成的,晶體管越多,芯片性能越強。

而每一代工藝的進步,其實最終都是為了在有限的芯片面積中,塞進更多的晶體管。而所謂的XX納米工藝,其實最終代表的是也晶體管與晶體管之間的距離遠近(實際XX納米不是指晶體管間的距離)。

但當(dāng)芯片工藝進入到3nm時,要再微縮晶體管之間的距離就越來越難了,因為太近了會有短溝道效率,導(dǎo)致性能不穩(wěn)定,漏電,功耗大,發(fā)熱大等。

另外硅原子本身也是有大小的,不可能無限縮小,大家認為硅基芯片的極限在1nm,無法大規(guī)模量產(chǎn)比1nm工藝還先進的芯片。

在這樣的情況下,如何提升芯片的性能呢?那就要通過其它的辦法了,比如先進的封裝技術(shù),比如將晶體管的平面排列,變成上下排列,類似于NAND閃存的128層、232層堆疊一樣,這樣提升晶體管的密度,從而提升性能。

而近日,復(fù)旦大學(xué)研究團隊公布了一項新技術(shù),這種新技術(shù),可以在芯片工藝不變的情況下,讓器件集成密度翻倍。

研究人員創(chuàng)新地設(shè)計出了一種晶圓級硅基二維互補疊層晶體管,可以在相同的工藝節(jié)點下,實現(xiàn)器件集成密度翻倍,從而獲得卓越的電學(xué)性能。

簡單的來講,將這項技術(shù)應(yīng)用于芯片上,可以讓芯片內(nèi)部晶體管密度翻倍,從而實現(xiàn)性能提升。

如上圖所示,臺積電的10nm工藝時,晶體管密度是0.53億個每平方毫米,而7nm時,達到了0.97億個每平方毫米,密度相當(dāng)于翻倍。

但如果用上這種技術(shù),就算是臺積電10nm工藝的芯片,其晶體管密度也相當(dāng)于7nm,相當(dāng)于7nm的芯片了。

我們還可以說得更直白一點,目前中芯還是14nm工藝,其晶體管密度大約是0.3億個每平方毫米,如果使用上這項技術(shù),則能達到0.6億個每平方毫米。

達到這個密度后,就相當(dāng)于三星8nm左右的水平,比7nm落后一點,但比10nm強一點,是不是很厲害?

如果本身是10nm工藝,通過這一技術(shù)后,能達到7nm/6nm的水平了,這就可以繞過繞過 EUV 工藝,直接進入10nm以下了。

目前相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表于《自然 — 電子學(xué)》雜志上,大家感興趣可以去看一看,同時希望這項技術(shù),趕緊應(yīng)用起來,那么中國芯又多了一條突圍的路徑了。



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