Intel und TSMC: Neue Technologien für Transistor-Spannungsversorgung vorgestellt

Um die Transistor-Technologien weiterzuentwickeln, ist es notwendig, an neuen Technologien zur rückseitigen Spannungsversorgung der Transistoren zu forschen. Im kommenden Jahr können wir bei Intel die Einführung der ersten RibbonFETs erwarten, ähnlich wie die PowerVia-Technologie. Auf dem 2023 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2023) stellt nicht nur Intel, sondern auch TSMC seine zukünftigen Ansätze im Bereich der Prozessoren vor.

Die Materialforschung gewinnt immer mehr an Bedeutung, und während wir immer nur vom Siliziumchip sprechen, nutzen die Chiphersteller längst eine Vielzahl von Elementen aus dem gesamten Periodensystem. Bei der Auswahl des Materials können zahlreiche Faktoren von Bedeutung sein, wie zum Beispiel passende elektrische Eigenschaften, ausreichende Isolationseigenschaften und eine einfache Verarbeitung. Ein Beispiel dafür, auf welches Material Intel für die ersten RibbonFETs setzt, ist SiGe (Silizium Germanium).

Intel und TSMC scheinen in Bezug auf die Weiterentwicklung von Transistorgrößen von 2 nm und kleiner in die gleiche Richtung zu gehen. Beide Unternehmen setzen für ihre gestapelten Transistoren auf Materialien wie Molybdändisulfid (MoS2) und Wolframselenid (WSe2). Molybdändisulfid wird insbesondere für den n-Kanal verwendet, während Wolframselenid für den p-Kanal vorgesehen ist. Darüber hinaus kommen auch Zusammensetzungen wie Hafniumoxid (HfOx) und Titannitrid (TiN) zum Einsatz.

Complementary FETs (CFET) sind eine Art gefalteter N&P-MOS-Transistoren, die ebenfalls darauf abzielen, den Platzbedarf zu reduzieren, ohne jedoch die Komplexität von GAA-Transistoren erreichen zu müssen. Insbesondere High-Density SRAM-Zellen sollen von diesem Vorteil profitieren und eine hohe Dichte aufweisen. Die Größe einer HD-Zelle aus Nanosheet-Transistoren ist nahezu doppelt so groß wie die einer vergleichbaren Bitzelle, die aus CFETs besteht.

Im kommenden Jahr wird Intel die neuen RibbonFETs mit Intel 20A einführen. Bereits im Jahr 2024 wird es bei Intel die ersten Chips der optimierten Variante für Intel 18A geben. Es ist bemerkenswert, dass alle Halbleiterhersteller sich derzeit bei Fertigungsprozessen mit einer Größe von weniger als 2 nm zurückhalten. Sowohl Intel als auch TSMC haben bisher keine Namen für die nächste Stufe der Angstrom-Ära bzw. für N2 ab 2025 bekannt gegeben. Es scheint, als ob beide Unternehmen noch auf der Suche nach der richtigen Strategie sind. Obwohl ihre Forschungsabteilungen erste Lösungsansätze bieten, müssen diese noch zu einem vollständigen Prozessdesign kombiniert werden.

Die Präsentationen von Intel, IMEC, TSMC und anderen verdeutlichen jedoch eines: Die Materialforschung ist bereits anspruchsvoll und wird es auch in Zukunft bleiben. Darüber hinaus erfordert die Materialwahl von den Forschenden eine erhöhte Kreativität, und auch die einzelnen Prozessschritte werden dadurch nicht vereinfacht.

Schlagwörter: Intel + TSMC + SiGe

Wie bewerten Sie den Schreibstil des Artikels?