۳۰ میلیارد ترانزیستور در تراشه بندانگشتی آی بی ام

کوچک ترین و پیشرفته ترین تراشه های تجاری دنیا بر پایه لیتوگرافی ۱۰ نانومتری ساخته می شوند اما آی بی ام گام بزرگی برداشته و لیتوگرافی ۵ نانومتری را معرفی کرده است. 

آی بی ام خبر از تولید تراشه ۵ نانومتری بر پایه استاندارد جدیدی داده است که به موجب آن با استاندارد FinFETT خداحافظی خواهد شد. در این فرآیند از ساختار جدیدی با یک پشته شامل چهار صفحه نانو استفاده می شود تا ۳۰میلیارد ترانزیستور در تراشه ای به ابعاد یک بند انگشت جای بگیرند.

این بدین معنی است که تراشه های فوق العاده قدرتمند از نظر پردازشی و در ابعاد بسیار کوچک تولید خواهد شد. همواره کوچک  کردن لیتوگرافی به معنی بهره وری بالاتر و مصرف انرژی کمتر در معماری یکسان است و با فناوری جدید آی بی ام می توان با افزایش قدرت پردازشی، مصرف انرژی را نیز پایین نگه داشت.  قانون مور در دهه70  میلادی این گونه بیان شد که هر دو سال تعداد ترانزیستورهای یک تراشه می تواند دوبرابر شود. اما این قانون طی سال های اخیر به موجب محدودیت های فیزیکی سیلیکون با مشکل روبه رو شده و سرعت افزایش ترانزیستورها در تراشه ها کند شده است. در حال حاضر در بازار تجهیزات تجاریِ مخصوص مصرف کننده، تراشه های ۱۴ نانومتری به صورت گسترده استفاده می شوند.

البته اینتل و سامسونگ روی به تولید تراشه های ۱۰۰ نانومتری آورده اند تا از رقبای خود پیشی بگیرند.  جالب است بدانید که آی بی ام در سال ۲۰۱۵ از تراشه آزمایشی ۷ نانومتری با همکاری سامسونگ و گلوبال فاندریز رونمایی کرد که می توانست ۲۰میلیارد ترانزیستور را در یک تراشه بندانگشتی جای دهد. آنها معتقدند تراشه های ۷ نانومتری می توانند در سال ۲۰۱۹ به صورت تجاری عرضه شوند. 

تولیدکنندگان نیمه هادی ها از سال ۲۰۱۱ تراشه های خود را بر پایه معماری FinFET تولید می کنند. همانطور که از نام این فناوری مشخص است، ترانزیستورها در FinFETT در شکل  «فین» استفاده می شوند که در آن سه کانال حامل جریان توسط یک لایه عایق احاطه می شود. حال به نظر می رسد استفاده از این روش در آینده با چالش هایی روبه رو خواهد شد، چراکه در این روش نمی توان تراشه را بیش از این کوچک تر کرد و همچنین کوچک تر کردن Fin ها نیز تأثیر چندانی در بهبود بازده ندارد.

به همین دلیل آی بی ام در تراشه ۵ نانومتری خود از صفحه های نانو سیلیکونی استفاده کرده است که می توانند سیگنال ها را از درون ۴ گیت به صورت هم زمان ارسال کنند؛ این در حالی است که در FinFETT  از سه گیت می توان سیگنال ها را عبور داد. مهندسان آی بی ام از لیتوگرافی اشعه  ماورای بنفش شدید  (EUV) استفاده کرده اند.

در این فرآیند نوشتن الگوها روی ویفر سیلیکونی تراشه از طریق طول موج بسیار بالاتر انرژی نور در مقایسه با روش های فعلی انجام می شود. در این روش جزییات بسیار بیشتری روی تراشه شکل می گیرد و برخلاف فرآیند لیتوگرافی های فعلی، قدرت و بازده تراشه قابل کنترل خواهد بود.