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Jan 05, 2024

フォークシートのご紹介: imec's In

Il principale produttore di processori per computer

コンピュータ プロセッサの最先端メーカーは、この 10 年間で初めてのデバイス アーキテクチャの大きな変化、つまり finFET からナノシートへの移行の真っ只中にいます。 さらに 10 年も経てば、ナノシート デバイスが互いに積層されて相補型 FET (CFET) が形成され、一部の回路のサイズを半分に削減できる、別の根本的な変化が起こるはずです。 しかし、後者の動きは大変な作業になる可能性が高いと専門家は言う。 フォークシートと呼ばれる中間トランジスタを使用すると、それほど手間をかけずに回路を縮小できる可能性があります。

Imec のロジック テクノロジ担当副社長 Julien Ryckaert 氏は、このフォークシートのアイデアは、ナノシート アーキテクチャの限界を探求することから生まれました、と述べています。 ナノシートの主な特徴は、電流制御ゲートで囲まれたシリコンリボンの水平スタックです。 ナノシートが生産に入ったのはつい最近ですが、専門家はすでに数年前からその限界を模索していました。 Imec は「どの時点でナノシートがタンク化を開始するか」を把握するという任務を負っていた、と彼は言う。

Ryckaert氏のチームは、ナノシートベースのロジックの縮小に対する主な制限の1つは、CMOSロジックを構成する2種類のトランジスタ間の分離を維持することであることを発見した。 NMOS と PMOS の 2 つのタイプは、デバイスの性能と消費電力を低下させる静電容量を制限するために、一定の距離を維持する必要があります。 「フォークシートはその制限を打ち破る方法です」と Ryckaert 氏は言います。

フォークシート方式では、個々のナノシート デバイスの代わりに、それらを誘電体壁の両側にペアとして構築します。 (いいえ、実際にはフォークにはあまり似ていません。) 壁のおかげで、静電容量の問題を引き起こすことなくデバイスを近づけて配置できると、Imec の CMOS テクノロジ担当ディレクターの堀口直人氏は言います。 設計者は、余分なスペースを使ってロジックセルを縮小したり、余分なスペースを使ってより広いシートでトランジスタを構築したりして、パフォーマンスの向上につながる可能性がある、と同氏は言う。

最先端のトランジスタは、すでにフィン電界効果トランジスタ (FinFET) アーキテクチャからナノシートへ移行しつつあります。 最終的な目標は、2 つのデバイスを CFET 構成で相互に積み重ねることです。 フォークシートは途中の中間ステップである可能性があります。Imec

「CFET はおそらく究極の CMOS アーキテクチャです」と Imec が 2032 年頃に量産準備が整うと予想しているデバイスについて堀口氏は言います。しかし、CFET は「統合が非常に複雑です」とも付け加えています。 フォークシートはナノシート製造工程のほとんどを再利用するため、作業が簡単になる可能性があると同氏は言う。 imecは、2028年頃に完成する可能性があると予測している。

しかし、越えなければならないハードルはまだたくさんあります。 「当初考えられていたよりも複雑です」と堀口氏は言う。 製造の観点から見ると、誘電体の壁は少し頭の痛い問題です。 先進的な CMOS では数種類の誘電体が使用されており、誘電体をエッチングで除去するステップもいくつかあります。 フォークシートを作るということは、誤って壁を攻撃することなく他のフォークシートをエッチングすることを意味します。 そして、どのタイプのトランジスタを壁の両側に配置すべきかはまだ未解決の問題だと堀口氏は言う。 当初のアイデアは、片側に PMOS、もう一方の側に NMOS を配置することでしたが、代わりに同じタイプを両側に配置する方が利点がある可能性があります。