Выпустив 22-нм процессоры Ivy Bridge, компания Intel доказала, что транзисторы с вертикальной FinFET-структурой — это реально. Вслед за ней те же самые шаги предпримут все остальные. С использованием FinFET-транзисторов компания GlobalFoundries будет выпускать 14-нм полупроводники, компания TSMC — 16-нм, а UMC — 20-нм. Что это, синдром попугая? Нет, уверены в IBM. Переход на 3D-структуру транзисторов — это жизненная необходимость для всей индустрии. По мнению компании, переход на 14-нм нормы производства с сохранением планарной структуры транзистора не позволит увеличить рабочие частоты и снизить энергопотребление.
Как говорится, приплыли. Впрочем, вы, наверное, сами заметили, что в последние годы переход на каждый новый техпроцесс не давал такого прироста производительности, как раньше? Всему виной высокий уровень паразитных утечек, с которым боролись, например, с помощью перехода на изоляторы с высоким значением диэлектрической константы. В компании AMD (GlobalFoundries) использовали SOI-пластины с дополнительным слоем изолятора, а в следующие несколько лет это будет переход на тонкие подложки FB-SOI из полностью обеднённого изоляционного слоя. Но всё это уже не даст ощутимого эффекта. Только хардкор, считают в IBM, только 3D-транзисторы! Последним, кстати, присущи такие естественные черты, как возможность работы с питанием вблизи порогового значения (0,3-0,5 В), с чем так носится в последнее время компания Intel.
На бумаге FinFET транзисторы выглядят красиво, но вы представьте, говорят в IBM, это море рёбер на реальном кристалле. Мало того, проектировщикам микросхем ещё придётся решать, сколько рёбер использовать при разработке цепей: два, три, больше? Это донельзя усложнит инструменты для разработки и проверки цепей на этапе тестирования готовой продукции. Речь о том, что сам по себе переход на FinFET транзисторы породит массу других нетривиальных проблем.С одной стороны, разброс параметров транзисторов окажется меньше за счёт снижения коэффициента разброса уровня примесей (RDF, random dopant fluctuations), но с другой стороны, в процессе производства будут гулять размеры рёбер, что приведёт к изменениям электрических характеристик отдельных транзисторов. Причём если слой изолятор на верхней кромке ребра окажется меньше ожидаемого транзистор может превратиться из двухзатворного в трёхзатворный и наоборот. Со всеми вытекающими и не очень предсказуемыми последствиями. Также вся эта многомерная структура ведёт к появлению паразитных ёмкостей и паразитных же резистивноёмкостных цепочек. Всё это надо учитывать при проектировании.
Понятно, компания IBM не зря пугает проблемами с освоением производства на основе FinFET транзисторов. У неё есть соответствующий разработанный техпроцесс. К примеру, IBM лицензировала выпуск FinFET компании UMC. Нагнав побольше ужаса, в IBM смогут найти новых клиентов. К счастью, ближе к концу года компания Intel обещает доказать, что чёрт 14-нм FinFET не так страшен, как его малюют. В Intel уже приступили к выпуску 14-нм процессоров, каждый из которых будет состоять из FinFET транзисторов. Это ещё не массовка, но уже и не бумага, как в IBM.