芯片|中科院传来喜讯,取得一项晶体管领域进展

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很多芯片制造商都在想办法提高芯片性能 , 让指甲盖大小的芯片可以容纳更多的晶体管 。 可是由于芯片物理规则的限制 , 只能缓慢前行 。 要么是改变晶体管架构 , 要么是探索新的方向 。
而中科院传来了一则喜讯 , 在晶体管领域取得了一项新的进展 。 怎么回事呢?芯片领域有哪些前行方向呢?

关于晶体管研究 , 中科院传来喜讯
芯片是一个非常复杂的电子元器件 , 在制程工艺的发展下 , 不断提高芯片性能 。 十几年前能实现微米芯片工艺 , 现在进入到了3nm 。 期间跨越十几代的工艺历程 , 每一次进步都是人类芯片工艺的里程碑 。
但是人类对芯片的探索还没有结束 , 未来的路依旧很遥远 。 三星实现了3nm的量产 , 台积电也会在下半年量产3nm , 到2025年时还会量产2nm , 再往下甚至还能突破1nm极限 。

然而越往下越难 , 而且会出现鱼和熊掌不可兼得的情况 。 什么意思呢?意思就是当芯片制造商取得性能提升的同时 , 也会受到功耗难以控制的情况 。 性能提升越大 , 功耗也会随之增长 , 所以功耗幅度和性能提升会成正比 。
但如果能从晶体管架构 , 材料等方面入手 , 改善晶体管的密度情况 , 兴许能取得意想不到的效果 。 关于晶体管领域的研究 , 中科院传来了喜讯 。
根据中科院微电子研究所公布的消息 , 其在a-IGZO晶体管领域取得进展 , 研究人员分析了a-IGZO晶体管的基本特性变化规律 , 优化了金属半导体接触 , 在研制双栅a-IGZO短沟道晶体管取得更优异的性能 。

需要知道的是 , a-IGZO属于非晶铟镓锌氧化物 , 由于其特性优异 , 是完成高密度三维集成的最佳候选沟道材料之一 。 科研人员对a-IGZO展开研究是为了取得高密度三维集成的晶体管突破 。
简单来说a-IGZO对提升晶体管密度有一定的帮助 , 如果相应的研究成果从理论走向实践 , 并用于产业层面的话 , 或能让芯片的性能迈入新的阶段 。
大家都知道 , 芯片性能和晶体管是有很大关系的 , 晶体管作为可变电流开关 , 芯片可容纳晶体管数量越多 , 那么性能提升就越明显 。

拿麒麟9000处理器来说 , 这是台积电基于5nm工艺制程的芯片 , 集成晶体管数量为153亿根 , 比前一代的7nm麒麟990多出50亿根 。 这是通过改善芯片制程来实现的 , 从7nm到5nm , 历经两代工艺更迭 , 才集成了额外的50亿根晶体管 。
但如果同样都是使用5nm制程 , 同类芯片又能有多大的晶体管密度提升呢?同类工艺制程或许难以实现 , 可要是从晶体管密度作为突破口的话 , 密度越大 , 可容纳的晶体管就能增多 。

基于这样的理论 , a-IGZO或许能在未来被更多的科研人员关注 , 将其推上商业进程 。 目前中科院微电子正对这项晶体管材料进行探索 , 并取得了相应的进展 。
芯片领域的新方向
解决了晶体管的材料问题只是其一 , 芯片性能还会受晶体管架构的影响 。 采用怎样的晶体管架构决定了能否将晶体管材料性能发挥出来 。