Secondo le due società, l’architettura VTFET, sviluppata presso l’Albany Nanotech Complex di New York, potrebbe estendere la legge di Moore per molti anni ancora, ridurre il consumo energetico dell’85% rispetto alle attuali soluzioni FinFET più avanzate e superare gli attuali limiti dimensionali dei processi di produzione dei semiconduttori.
IBM e Samsung Electronics hanno annunciato congiuntamente una svolta nella progettazione dei semiconduttori, rivelando una nuova architettura costruttiva dei transistor sviluppata verticalmente che potrebbe consentire il ridimensionamento di questi elementi base oltre il nanosheet e portare ad una riduzione dei consumi di energia dell’85% rispetto alle attuali soluzioni più avanzate.
La carenza globale di semiconduttori ha evidenziato il ruolo fondamentale degli investimenti nella ricerca e nello sviluppo di chip e l’importanza di questi minuscoli dispositivi nella produzione di sistemi di comunicazione, mezzi di trasporto, elettrodomestici, personal computer, data center e tanto altro ancora.
L’architettura VTFET è stata sviluppata presso l’Albany Nanotech Complex di New York, una avanzata struttura completamente integrata di ricerca, sviluppo, prototipazione e formazione che fornisce supporto strategico, accelerazione tecnologica, incubazione di imprese e prototipazione pilota con partner aziendali presenti in loco del calibro di IBM, GlobalFoundries, Samsung, Applied Materials, Tokyo Electron, ASML e Lam Research.
Questo approccio collaborativo all’innovazione rende l’Albany Nanotech Complex un ecosistema leader a livello mondiale per la ricerca sui semiconduttori contribuendo a soddisfare le esigenze di produzione e ad accelerare la crescita dell’industria globale dei chip.
L’introduzione della nuova architettura verticale potrebbe potrebbe aiutare l’industria dei semiconduttori a continuare il suo incessante viaggio per fornire miglioramenti significativi nelle seguenti aree:
- Potenziale ridimensionamento dei dispositivi a semiconduttore oltre la barriera del nanosheet.
- Batterie per cellulari che potrebbero durare più di una settimana senza essere ricaricate, invece di un’autonomia di uno o due giorni.
- I processi computazionali ad alta intensità energetica, come le operazioni di cryptomining e la crittografia dei dati, potrebbero richiedere molta meno energia e presentare un’impronta inquinante inferiore.
- Espansione dell’Internet of Things (IoT) e dei dispositivi edge con minori esigenze energetiche, consentendo loro di operare in ambienti più diversificati come boe oceaniche, veicoli autonomi e veicoli spaziali.
“L’annuncio odierno riguarda la sfida alle convenzioni e il ripensamento del modo in cui continuiamo a far progredire la società e a fornire nuove innovazioni che migliorano la vita, il business e riducono il nostro impatto ambientale“, ha affermato il Dr. Mukesh Khare, Vice President, Hybrid Cloud and Systems, IBM Research. “In un panorama industriale caratterizzato da forti vincoli su più fronti, IBM e Samsung stanno dimostrando il loro impegno per l’innovazione congiunta nella progettazione di semiconduttori e in una ricerca condivisa di ciò che chiamiamo ‘hard tech’“.
La legge di Moore, il principio secondo cui il numero di transistor presente in un processore raddoppia ogni due anni, si sta rapidamente avvicinando a quelle che sono considerate barriere insormontabili. In altre parole, lo spazio a disposizione si sta esaurendo. A meno di non realizzare transistor ancora più piccoli.
Storicamente, i transistor sono stati costruiti con una struttura planare, con la corrente elettrica che scorre lateralmente, o da lato a lato, attraverso di essi. Con i nuovi Vertical Transport Field Effect Transistors, o VTFET, IBM e Samsung hanno implementato con successo transistor costruiti perpendicolarmente alla superficie del chip con la corrente che fluisce verticalmente, dal basso all’alto o viceversa.
Il processo VTFET affronta molti aspetti che riguardano l’architettura ed il packaging dei moderni chip e dei transistor che li compongono. Investe anche la configurazione delle connessioni, consentendo un maggiore flusso di corrente con meno spreco di energia. Nel complesso, il nuovo design dovrebbe fornire, a parità di spazio occupato, prestazioni doppie e un risparmio energetico deell’85% rispetto alle soluzioni finFET più avanzate.
Di recente, IBM ha annunciato un processo a 2 nm che consentirà di integrare 50 miliardi di transistor in uno spazio delle dimensioni di un’unghia. L’innovazione VTFET si concentra su una dimensione completamente nuova, che offre un percorso verso la continuazione della Legge di Moore.
Samsung e IBM hanno anche annunciato che la società sudcoreana produrrà i prossimi chip IBM per server con nodo di processo a 5 nm. Nel 2018 venne annunciato che Samsung avrebbe prodotto i chip IBM per server con nodo di processo a 7 nm, annuncio che si è concretizzato all’inizio di quest’anno con la commercializzazione della famiglia di server IBM Power10. Anche il processore IBM Telum viene prodotto da Samsung su design IBM.
Tra le innovazioni di IBM nel campo dei semiconduttori ricordiamo, a parte i processori a 7 e 5 nm, L’eredità di IBM di innovazioni sui semiconduttori include anche la prima implementazione di tecnologie di processo a 7 nm e 5 nm, la tecnologia High-k metal gate, i transistor con tecnologia SiGe channels, DRAM a cella singola, il ridimensionamento di Dennard, i chemically amplified (CA) photoresists, cablaggio di interconnessione in rame, la tecnologia Silicon on Insulator, i processori multi core, le DRAM embedded e lo stacking 3D.
