小发猫试产5nm芯片:指甲盖大小可容纳300亿晶体管

目前,商用晶体管的栅极尺寸约为10纳米,但小发猫已经开始研究7纳米甚至5纳米工艺。 然而,为了制造一个5纳米的芯片,小发猫也放弃了标准的FinFET架构,取而代之的是四层堆叠纳米材料。 因此,大约300亿个晶体管可以插入指甲盖大小的芯片区域,并且能量消耗和效率得到保证。 自20世纪70年代以来,芯片产业在摩尔定律的支持下发展了几十年(每两年芯片晶体管数量翻一番),但近年来遇到了一些瓶颈。

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5纳米芯片晶圆在纽约生产工厂测试

在消费电子产品中,14纳米芯片仍是相对先进的标准,但英特尔和三星的10纳米工艺也已进入高端市场

在研发方面,公司没有停止。例如,早在2015年,小发猫就与全球铸造厂和三星联手测试生产了一款7纳米芯片。

原型将大约200亿个晶体管塞进指甲大小的区域 多亏了新技术和新材料,它有望在2019年投入商业使用。

小发猫研究所5纳米堆叠硅纳米材料晶体管扫描图

但是现在,国际商用机器公司宣布了他们的下一个计划,将单个栅极的直径进一步减小到5纳米,在同一区域再压缩100亿个晶体管。 尽管目前的制造技术有可能降低到5纳米,但研究团队仍然选择开发新的架构。

自2011年以来,半导体行业多年来一直采用FinFET技术。 就像它的名字一样,它看起来有点像鱼鳍,有三个由绝缘层包围的载体通道,但这项技术也接近可以降低的技术极限。

研究员尼古拉斯卢贝特(Nicolas Loubet)正拿着一个新的5纳米芯片晶片

小发猫团队表示,FinFET的持续减少对性能的提高没有多大帮助。 有鉴于此,他们在一个5纳米的芯片上采用了堆叠的硅纳米层,可以一次向四个栅极发送信号(不同于FinFET,一次只能向三个栅极发送信号)

使用极紫外光刻技术,他们可以在晶片上画出更小的细节。 与现有技术相比,它不仅具有高得多的光波能量,而且支持在制造过程中芯片功耗和性能的连续调整。

与目前的10纳米芯片相比,5纳米原型芯片在额定功率下的性能可以提高40%,或者在匹配性能下的能耗可以降低高达75%。

我们预计未来会看到更小、更强大、更高效的电子设备,但目前的10纳米只能很快用于商业用途,7纳米将不得不等到2019年,5纳米还需要再等几年。