פריצת דרך: יבמ פיתחה טכנולוגיה לייצור שבבי 5 ננומטר

7 יוני, 2017

התהליך החדש מתבסס על ננו משטחי סיליקון מוערמים המאפשרים דחיסה של 30 מיליארד טרנזיסטורים בשבב יחיד. יבמ צופה שהטכנולוגיה החדשה תבוא במקום טרנזיסטורי FinFET

Share via Whatsapp
IBM 5nm Nanosheet Technology

חברת IBM, בשיתוף עם Samsung ו-Globalfoundries וספקי ציוד לתעשיית הסמיקונדקטורס, פיתחו תהליך חדש המאפשר לייצר שבבים המבוססים על טרנזיסטורים הבנויים בגיאומטריה של 5 ננומטר. להערכת החוקרים, הטרנזיסטורים מהסוג החדש יחליפו את טרנזיסטורי FinFET המשמשים כיום בתהליכי הייצור המתקדמים ביותר של עד 7 ננומטר. הטכנולוגיה החדשה תוצג בכנס VLSI Technology and Circuits  שיתקיים בקיוטו, יפן. המחקר התקיים במסגרת ברית המחקר (Research Alliance) שאותו מובילה יבמ ונערך ב-SUNY Polytechnic מאלבני, ניו יורק, המתמקד בקנה מידה ננומטרי.

יבמ מסרה ששנתיים בלבד לאחר שפיתחה טכנולוגיית 7 ננומטר המאפשרת לייצר שבבים הכוללים 20 מיליארד טרנזיסטורים, היא מציגה טכנולוגיה שתאפשר לייצר שבבים בעלי 30 מיליארד טרנזיסטורים בפיסת סיליקון אחת. ב-IBM מאמינים כי הטכנולוגיה החדשה, שהיא מכנה בשם Stacked Nanosheet Gate-All-Around Transistor, תיחשב לאחת מפריצות הדרך המשמעותיות ביותר בהיסטוריה של תעשיית השבבים.

רבע מצריכת האנרגיה

שבבי ה-5 ננומטר מתבסס על טרנזיסטורים הכוללים שערים מכל הצדדים (gate-all-around), המשובצים על משטחי ננו-סיליקון המוערמים זה על גבי זה, מה שמאפשר דחיסה של יותר טרנזיסטורים על גבי שבב אחד בהשוואה לטכנולוגיית FinFET. יבמ מעריכה שהשבבים החדשים שיתבססו על ננו-משטחים יכולים להציג ביצועים הגבוהים ב-40% בהשוואה לשבבי ה-10 ננומטר, או לחילופין, להציג חיסכון של 75% בצריכה האנרגיה בביצועים זהים.

חברת יבמ חוקרת את הטכנולוגיה הזו יותר מ-10 שנים, אולם זו הפעם הראשונה שבה היא מציגה יכולת לספק ביצועים טובים יותר מאשר אלה של טרנזיסטורי FinFET. החברה לא מסרה פרטים על הטכנולוגיה, אולם פיסת מידע אחת שנמסרה היא חשובה מאוד: הם יוצרו באמצעות ליתוגרפיית Extreme Ultraviolet ששימשה לייצור שבבי 7 ננומטר לפני שנתיים.

IBM Silicon Wafer
חוקר IBM ניקולאס לובט מחזיק בפרוסת סיליקון שעליה יוצרו טרנזיסטורים בגיאומטריה של 5 ננומטר. מקור: IBM

סוללת סמארטפון שתפעל 3 ימים

השיפור המשמעותי הזה סולל את הדרך לפיתוח של שבבים עוצמתיים יותר שיתנו מענה ליישומים כמו בינה מלאכותית, מציאות מדומה ואף מחשבי על, המחייבים ביצועים גבוהים יותר ויותר. הפיתוח גם יסייע להעצים את היכולות של תחום המחשוב הקוגנטיבי, שבו מתמקדת IBM באמצעות פרויקט מחשב העל ווטסון, וכן לקדם בתעשייה כולה את התפוקה של יישומי ענן ולמידה עמוקה. מנגד, השבבים החדשים ישרתו מכשירים הפועלים בהספק נמוך יותר ומחייבים חיסכון באנרגיה כמו התקני IoT וסמארטפונים. ב-IBM טוענים כי השבב החדש יאפשר לפתח סוללות שיאפשרו לסמארטפונים לפעול למשך יומיים-שלושה בהטענה אחת.

שבבי מחשוב קוגניטיבי ומחשוב הענן

בפיתוח ארכיטקטורת הננו-משטח בשבב ה-5 ננו מטר החדש נעשה שימוש בליטוגרפיית EUV (אולטרה-סגול קיצוני), אשר נעשה בה שימוש גם לצורך פיתוח שבב ה-7 ננו מטר הניסיוני. באמצעות שימוש בליטוגרפיית EUV הצליחו החוקרים להתאים באופן רציף את רוחב הננו משטח הן בעיצוב השבב והן בשלבי תהליך הייצור. הגמישות הזו מאפשרת לבצע כוונון עדין של הביצועים וההספק במעגלים ספציפיים, מה שאינו אפשרי ב-FinFET.

ארווין קרישנה, חוקר בתחום הענן ההיברידי וסגן נשיא בכיר ב-IBM ציין כי כדי לעמוד בצרכי המחשוב הקוגנטיבי ומחשוב הענן של עסקים וחברות בשנים הקרובות, מן ההכרח לבצע התקדמות בטכנולוגיית הסמיקונדטור. "זו הסיבה ש-IBM חותרת ללא לאות לפתח ארכיטקטורות וחומרים חדשים שיפרצו את גבולות התעשייה," הוסיף קרישנה. ב-2014 הכריזה IBM על תוכנית השקעה של 3 מיליארד דולר על פני 5 שנים במחקר ופיתוח שבבים.

"הפיתוח הזה הוא הדוגמה הנוכחית למחקר הראשון במעלה שצומח מתוך שיתוף הפעולה פורץ הדרך שלנו בניו יורק," כך אמר גארי פאטון, העומד בראש מחלקת המחקר והפיתוח בקבלנית ייצור השבבים  Globalfoundries, שכאמור שותפה גם כן לקבוצת המחקר. גארי ציין כי בשעה שביצרנית השבבים צפויים להתחיל בייצור המוני של שבבי 7 ננו מטר כבר ב-2018, הם כבר עמלים במקביל על פיתוח טכנולוגיות שיאפשרו ייצור תעשייתי של שבבי 7 ננומטר.

פורסם בקטגוריות: סמיקונדקטורס , רכיבים