טרנזיסטור הדור הבא של אינטל: RibbonFET

26 יולי, 2021

חשפה טכנולוגיה חדשה לייצור שבבים המבוססת על שימוש בטרנזיסטור תלת-מימדי שייצא לשוק ב-2024, ועל מבנה חדש של המוליכים החשמליים בתוך השבב, אשר משפר את הביצועים ומפחית את צריכת ההספק

בתמונה למעלה: טרנזיסטור RibbonFET החדש (מימין) לצד טרנזיסטור FinFET של אינטל

חברת אינטל הכריזה על טרנזיסטור מסוג חדש בשם RibbonFET אשר צפוי להיכנס לייצור סדרתי בשנת 2024 ויחליף בהדרגה את טרנזיסטורי FinFET המשמשים כיום כסוס העבודה המרכזי של החברה. מדובר בהכרזה החשובה ביותר של אינטל מאז ההכרזה על טרנזיסטורי Tri-Gate בשנת 2011 שמהם התפתח טרנזיסטור ה-FinFET של החברה. המהלך ההוא הכניס אותה אל עולם הטרנזיסטורים התלת-מימדיים, שבהם הוגדל שטח הצומת שבו נעים המטענים החשמליים באמצעות שלוש פאות (במקום פאה אחת בטרנזיסטור שטוח) ובאמצעות ריבוי שטחי מגע (סנפירים).

בטכנולוגיית RibbonFET החדשה, אינטל ביצעה הגדלה נוספת של שטח הצומת באמצעות בניית "צומת צפה" שבה השער המבקר את פעולת הטרנזיסטור של הטרנזיסטור מקיף את הצומת מכל הכיוונים. באמצעות המבנה הזה ניתן להעביר גם מטענים קטנים מאוד במהירות גדולה בהרבה. ביסודו הרעיון אינו חדש, וכבר בסוף שנות ה-80 הדגימה טושיבה יכולת ייצור של טרנזיסטור בעל צומת צפה, שקיבל את הכינוי Gate-All-Around – GAA. אולם רק כעת הטכנולוגיה מתחילה להגיע לשלבים מעשיים. בשנת 2020 הודיעה חברת סמסונג שהיא מפתחת טכנולוגיית GAA משל עצמה בשם Multi-Bridge Channel FET – MBCFET, ושהיא תשמש לייצור שבבים בתהליכי ה-3 ננומטר העתידיים שלה.

ביחד עם הטרנזיסטור החדש, אינטל תתחיל ב-2024 לייצר שבבים במבנה חדש בשם PowerVia. כיום מיוצרים הטרנזיסטורים בשכבה התחתונה של השבב כאשר מעליה נבנה מארג של מוליכים חשמליים האחראים לאספקת הכוח לטרנזיסטורים ולניתוב האותות. בטכנולוגיית PowerVia החדשה, אינטל מפרידה בין שני סוגי המוליכים ומשנה את מיקומם. בשיטה החדשה, שכבת הטרנזיסטורים נמצאת במרכז השבב, כאשר מארג אספקת הכוח נמצא בחלקו התחתון של השבב, קרוב אל המעגל המודפס.

מארג המוליכים האחראים על ניתוב האותות בין הטרנזיסטורים נמצא בחלקו העליון של השבב, ומתקיימת הפרדה מלאה בין האותות לבין אספקת הכוח. להערכת אינטל, בטכניקה הזאת ניתן לתכנן את ניתוב האותות (Routing) בצורה אופטימלית ובכך לשפר דרמטית את מהירות העבודה של השבב ולהפחית את צריכת האנרגיה שלו. מדובר בתהליך קשה מאוד לביצוע, הדורש לבצע הפיכה של פרוסת הסיליקון (Flip Chip) במהלך הייצור של שבבים גדולים וצפופים מאוד.

שתי הטכנולוגיות החדשות יהיו הבסיס לתהליך הייצור שקיבל את הכינוי Intel 20A, אשר צפוי להגיע לייצור ב-2024. אינטל דיווחה שהיא חתמה על הסכם עם חברת קואלקום, שלפיו קואלקום תהיה החברה הראשונה שאינטל תספק לה שירותי ייצור שבבים המבוססים על תהליך Intel 20A (במפעל באריזונה הנמצא כעת בשלבי הקמה). הסכם הייצור הזה נעשה במסגרת אסטרטגיית IDM 2.0 שעליה הכריז לאחרונה המנכ"ל פט גלסינגר, שלפיה אינטל תספק שירותי ייצור לחברות אחרות (Foundy).