«NanoRing» — новый перспективный вид транзисторов

Практически во всех современных цифровых чипах используются транзисторы, отличительной чертой которых является вертикальное кремниевое «ребро», являющееся каналом, через который течет ток во включенном состоянии транзистора. Однако, дни транзисторов такого типа сочтены в буквальном смысле, компания IBM, к примеру, планирует переход на технологию «нанолистов» (NanoSheets), что может произойти уже через несколько лет. А у специалистов компании Qualcomm имеется полностью новая идея — транзисторы типа «NanoRing».

Не так давно специалисты Qualcomm, совместно со специалистами компаний Applied Materials (производство микросхем) и Synopsys (автоматизация проектирования), провели расчеты математических моделей пяти новых типов транзисторов следующего поколения. Полученные результаты позволили определить базовые параметры отдельных транзисторов и параметры работы логических элементов, составленных из этих транзисторов. Математическое моделирование не позволило выделить абсолютного лидера из пяти кандидатов, но инженеры Qualcomm, основываясь на своем опыте, сделали выбор в пользу транзисторов «NanoRing».

Транзисторы «NanoRing» во многом подобны транзисторам «NanoSheets», которые представляют собой «бутерброд», состоящий из двух или трех кремниевых прямоугольных каналов. Каждый кремниевый канал окружен слоем высококачественно диэлектрика, на который нанесен металлический слой управляющего электрода — затвора. Подача электрического потенциала на затвор изменяет напряженность электрического поля в кремнии, что позволяет электрическому току течь через него.Полное окружение кремниевого канала электродом затвора дает возможность лучшего управление потоком движущихся через канал электронов. Однако, такой подход обеспечивает более высокую паразитную емкость затвора из-за того, что кремниевый канал и электрод затвора являются еще и электрическим конденсатором. В транзисторах «NanoRing» проблема емкости затвора решена за счет эллиптической формы кремниевых каналов и неполного заполнения пространства между отдельными каналами металлом управляющего электрода. За счет этого уменьшается площадь обкладок паразитного конденсатора и, соответственно, его емкость.

Несмотря на отличные результаты, полученные в ходе расчетов математических моделей, будущее транзисторов «NanoRing» еще «покрыто туманной дымкой». Специалисты Qualcomm планируют в ближайшем будущем создать реальные образцы транзисторов «NanoRing» и чипов, на кристаллах которых эти транзисторы будут объединены в достаточно сложные схемы. Параллельно с этим будут выполнены расчеты моделей этих же самых схем, а сравнение теоретических данных с данными, полученными в результате экспериментов, позволит определить дальнейшую перспективу работы в данном направлении.

Если же первые испытания схем с транзисторами «NanoRing» пройдут успешно, то компания Qualcomm собирается создать на их основе первый опытный процессор для мобильного телефона. И этот телефон-прототип также будет испытан, а особое внимание специалистов будет уделено количеству потребляемой им энергии из аккумуляторной батареи, которое обещает быть достаточно малым.