Lorsque nous avons franchi cette barrière de 22 nm à 16 nm, presque toutes les grandes entreprises de fabrication de semi-conducteurs à la pointe de la technologie sont passées des résistances planes aux transistors FinFET. Les avantages du FinFET étaient nombreux, notamment de meilleurs courants d’attaque et des fuites plus faibles, une meilleure évolutivité, des temps de commutation plus rapides et un meilleur transistor de choix pour la logique à semi-conducteurs. Avec les FinFET et de multiples séries d’améliorations, la technologie est passée des premiers produits 22 nm d’Intel aux produits 5 nm que nous verrons cette année chez les partenaires de TSMC.

Comme prévu, à un moment donné, la capacité de mettre à l’échelle un FinFET deviendra prohibitive, et de nouvelles technologies seront nécessaires pour aider à poursuivre la mise à l’échelle. La recherche sur la technologie des transistors post-FinFET a progressé à un rythme effréné, et la plupart de l’attention a été portée sur la technologie «  Gate-All-Around  », qui soulève le canal et permet à la largeur du canal de s’adapter en fonction du type de transistor utilisé. Les GAA-FET offrent des avantages significatifs en matière de contrôle des performances des transistors – pour la plupart des processus FinFET, les fonderies peuvent proposer plusieurs conceptions basées sur la tension et les performances, mais les conceptions GAA-FET transforment ces options discrètes en quelque chose de plus continu. Vous pourriez les voir appelés nanofeuilles ou nanofils.


De Samsung

Comme il faut peut-être s’y attendre, les conceptions GAA-FET (et les GAA-FET en couches) sont plus complexes à construire que les FinFET ou les transistors planaires. La première démonstration GAA-FET a eu lieu en 1986, et en 2006 une mise en œuvre 3 nm a été démontrée. Cependant, sa construction dans un laboratoire par rapport à sa construction à grande échelle dans le cadre d’un processus de fonderie disponible pour les clients est une échelle de complexité différente. Lors d’un certain nombre de conférences techniques sur les semi-conducteurs en 2018 et 2019, un certain nombre de sociétés de conception et d’offres de fonderie ont discuté de GAA-FET ou de conceptions similaires dans le cadre de leur portefeuille à venir.

Plus particulièrement, Intel a mentionné qu’il commencerait à l’utiliser dans les 5 prochaines années, ce qui le placerait autour de ses technologies de nœuds 5 nm-3 nm.


Intel

Samsung a annoncé son intention de livrer sa version, connue sous le nom de MBC-FET, dans le cadre de son nœud de processus 3 nm, qui devrait être en production en série d’ici la fin de 2021. En mai 2019, la société a publié une déclaration indiquant que la première version v0.1 de son PDK 3GAE était prêt pour les clients. Plus d’un an plus tard, nous nous attendions à ce que cela soit sur la bonne voie – la version 2020 du forum Foundry de Samsung, qui a été retardée en raison du COVID, devrait avoir lieu plus tard cette année.


Samsung

À mesure que l’utilisation de ces types de transistors se développe, nous nous attendons à ce que la gamme de largeurs de feuille disponibles augmente, ainsi que le nombre de couches empilées dans une conception GAA. Cette année, le CEA-Leti, lors des Symposiums 2020 sur la technologie et les circuits VLSI, a présenté un GAA-FET à 7 couches utilisant des nanofeuilles spécifiquement pour le calcul haute performance.


CEA-Leti

Alors, que s’est-il passé avec TSMC? Dans le cadre du Symposium sur la technologie, il a déclaré que pour sa technologie de processus 3 nm, il restera avec les FinFET. La société déclare avoir permis une mise à jour significative de sa technologie FinFET pour permettre une mise à l’échelle des performances et des fuites via une autre itération de sa technologie de nœud de processus. Le N3 de TSMC utilisera une version étendue et améliorée sur FinFET afin d’extraire du PPA supplémentaire – jusqu’à 50% de gain de performance, jusqu’à 30% de réduction de puissance et 1,7x gain de densité par rapport à N5. TSMC a déclaré que la prévisibilité des FinFET permettra à l’entreprise de fournir la technologie dans un délai approuvé.

Cette dernière déclaration est plus que révélatrice – si le développement des FinFET, maintenant sur ses 3rd/ 4e/ 5e génération (en fonction de la fonderie), a permis un niveau de confort et de prévisibilité qu’une première génération de GAA-FET ne peut offrir, alors pour satisfaire ses gros clients (presque tout le silicium logique de pointe), il doit s’en tenir à sa cadence. Cela étant dit, il pourrait y avoir une chance pour TSMC d’offrir des GAA-FET sur différentes versions de ses nœuds 3 nm à l’avenir s’il le souhaite, mais la société n’a pour le moment fait aucune déclaration publique à cet effet, par rapport à Intel et Samsung.

Comme toujours avec ces technologies, l’objectif est d’évoluer et d’apporter une certaine réalité là où va la loi de Moore. Les clients de TSMC devront attendre plus tard pour voir si les GAA-FET peuvent apporter une saveur plus optimisée de performances à la table.

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