Le concept de transistor nanofeuillet d’IBM pourrait éventuellement conduire au développement d’une nouvelle classe de puces
Qu’est-ce qui vient de se passer? Le concept de transistor nanofeuillet d’IBM a démontré une amélioration des performances presque double au point d’ébullition de l’azote. Cette réalisation devrait entraîner plusieurs avancées technologiques et pourrait ouvrir la voie à des transistors à nanofeuilles pour remplacer les FinFET. Plus intéressant encore, cela pourrait conduire au développement d’une classe de puces plus puissantes.
L’azote liquide est largement utilisé tout au long du processus de fabrication des semi-conducteurs pour éliminer la chaleur et créer des environnements inertes dans les zones de processus critiques. Cependant, porté au point d’ébullition, qui est de 77 Kelvin ou -196 °C, il ne peut plus être utilisé dans certaines applications car la génération actuelle de transistors à nanofeuillets n’a pas été conçue pour résister à de telles températures.
Cette limitation est regrettable car il a été théorisé que les puces pourraient booster leurs performances dans un tel environnement. Cette possibilité pourrait désormais se concrétiser, comme le démontre le concept de transistor à nanofeuilles présenté par IBM lors de la réunion internationale IEEE 2023 sur les dispositifs électroniques qui s’est tenue au début du mois à San Francisco.
Le transistor concept a montré des performances presque deux fois supérieures au point d’ébullition de l’azote, par rapport à des conditions de température ambiante de 300 K. Cette amélioration des performances a été attribuée à une moindre diffusion des porteurs de charge, ce qui a entraîné une consommation d’énergie inférieure. Réduire l’alimentation électrique pourrait contribuer à réduire la taille de la puce en réduisant la largeur du transistor. En effet, cette évolution pourrait potentiellement conduire à la création d’une nouvelle classe de puces puissantes développées avec un refroidissement à l’azote liquide sans surchauffer la puce.
Le concept de transistor nanofeuillet d’IBM pourrait également jouer un rôle dans le remplacement attendu des FinFET par des transistors nanofeuillets, ces derniers étant susceptibles de mieux répondre aux besoins techniques des puces de 3 nm. Les avantages des transistors à nanofeuilles par rapport aux FinFET, en général, incluent une taille réduite, des courants de commande élevés, une variabilité réduite et une structure de grille complète. Le courant de commande élevé est obtenu en empilant des nanofeuilles. Dans une cellule logique standard, des canaux de conduction en forme de nanofeuilles sont empilés dans une zone où une seule structure FINFET peut être logée.
Nous pouvons nous attendre à ce que les transistors nanofeuilles fassent leurs débuts dans l’industrie avec les nœuds de classe 2 nm, tels que le TSMC N2 et l’Intel 20A. Ils sont également utilisés dans le premier prototype de processeur 2 nm d’IBM.
Pour dire une évidence, plus petit est toujours mieux dans la technologie des puces, et ici aussi, les transistors à nanofeuilles feront progresser l’industrie.
L’architecture du dispositif nanofeuille permet à IBM d’insérer 50 milliards de transistors dans un espace à peu près de la taille d’un ongle, selon Ruqiang Bao, chercheur principal chez IBM. En bref, la technologie des nanofeuilles s’avérera essentielle à la réduction des dispositifs logiques, comme le souligne l’IEEE.
