IBM和三星发布芯片新架构

　　12月15日，在加州旧金山举办的第67届国际电子器件会议（IEDM 2021）上，IBM透露它和三星的合作在半导体设计上取得了“突破”，提出了一种全新芯片制造工艺VTFET。

　　VTFET，即垂直传输场效应晶体管，旨在取代当前用于当今一些最先进芯片的FinFET（鳍式场效应晶体管）技术，并能够让芯片上的晶体管分布更加密集。这样的布局将让电流在晶体管堆叠中上下流动，而在目前大多数芯片上使用的设计中，电流是水平流动的。

　　相比FinFET，VTFET能让晶体管使用更大的电流，同时减少了能源浪费，可以有两倍性能提升，或者减少85%能耗。

　　IBM研究院混合云和系统副总裁Mukesh Khare博士说道：“VTFET制造工艺是关于挑战传统，并重新思考我们如何继续推进社会，提供改善生活、商业和减少环境影响的新创新。”

　　延续摩尔定律1965年，计算机科学家戈登·摩尔提出著名的摩尔定律假设：

　　集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍，同时计算机的运行速度和存储容量也翻一番。

　　然而当前可以塞进单个芯片的晶体管数量几乎达到了极限。为了延续摩尔假设的速度和计算能力的进步，我们需要制造具有多达1000亿个晶体管的芯片。
 

　　VTFET技术工艺通过放宽晶体管门长度、间隔厚度和触点尺寸的物理限制来解决缩放障碍，并在性能和能耗方面对这些功能进行优化。

　　通过VTFET，IBM和三星成功地证明了在半导体设计中，探索纳米片技术以外的缩放性能是可能的。

　　IBM和三星合作研究的半导体设计的突破性进展，有助于摩尔定律在未来几年保持活力，并重塑半导体行业。

　　未来芯片方向

　　虽然我们无从知晓VTFET设计工艺何时能够制成芯片为我们所用，但是IBM和三星已经提出了一些大胆的想法：

　　手机充一次电可以用一周；

　　数据加密等能源密集型流程需要的能源会大大减少，碳足迹也会更小；

　　用于更强大的物联网设备，使它们能够在更多样化的环境中运行，如海洋浮标、自动驾驶汽车和航天器。

　　除IBM和三星，英特尔也在今年夏天公布了其即将推出的

　　RibbonFET（英特尔首款全环栅晶体管）设计，这是其在FinFET技术上获得的专利。这项技术将成为英特尔20A代半导体产品的一部分，而20A代芯片则计划于2024年开始量产。

　　半导体的垂直设计已经发展许久，并从现在通用的FinFET技术中获得了一定的灵感。当平面空间已经更难让晶体管进行堆叠时，未来唯一真正的方向或许就是向上堆叠。