聯合晶片製造行業的大佬 Applied Meterials, Synopsys, 高通針對5種下一代技術的設計候選方案進行了類比與分析, 探討的核心問題是, 獨立晶體管和完整的邏輯門 (包含獨立晶體管在內) 的性能表現有何不同.
結果發現, 最後的 '贏家' 並非這5個候選方案中的任何一個, 而是一款由高通工程師新設計的方案, 叫做 NanoRings.
'設備工程師或工藝工程師, 只是對某些非常有限的特徵進行了優化' , 高通公司首席工程師 S.C.Song 解釋說. 舉例而言, 在設備這一維度上, 重點在於晶體管的柵極能很好地控制電流通過它的通道. 然而, 當轉變成完整的邏輯門而不是單個的晶體管時, 其他方面變得更加重要. 值得一提的是, Song 和他的團隊發現, 設備的寄生電容——在轉換過程中由於存在非預期的電容器結構而丟失——是真正的問題.
這就是為什麼高通團隊選擇他們的納米設計, 而不是 IBM 的 Nanosheets. 雷鋒網了解到, 高通將之稱為 Nanoslabs. 從側面看, Nanoslabs 看起來像一堆兩到三個長方形的矽板, 每個平板被一個高k介電和一個金屬柵極包圍, 柵極電壓在矽中產生電場, 從而使電流流過.
用柵極電極完全包圍著每個矽板, 可以很好地控制電流的流動, 但同時也引入了寄生電容, 因為矽, 絕緣子, 金屬, 絕緣體, 矽片之間的結構基本上是一對電容. 雷鋒網注意到, Nanorings 通過改變矽的形狀來解決這一問題, 並且不完全填充金屬板之間的空隙. 在氫中烘烤設備會使矩形板拉長為橢圓形. 這樣就把它們之間的空間掐住了, 所以只有高k介電完全包圍著它們. 金屬門不能完全繞著, 所以電容就少了. 然而, 門的電場強度仍然足以抑制電流的流動.
高通公司工藝技術團隊的副總裁 Chidi Chidambaram 表示, 如果要把製程工藝降至7納米及以下, 電容縮放是最具挑戰性的問題. 儘管在這一類比中取得了明顯的勝利, 但在未來的晶片中, 晶體管的問題還遠未解決. Song 和他的合作者計劃用納米材料繼續測試電路和設備, 他們還計劃類比更複雜的電路, 系統, 直到做出一部完整的手機.
雷鋒網了解到, 最後測試的結果或許是消費者最關心——如果智能手機在納米技術上運行, 那麼它將準確計算出智能手機在正常使用一天后的剩餘電量.