24
2012
Проблемы трехмерных транзисторов
Сокращение размеров транзисторов уменьшает величину управляющих зарядов, а значит, снижает силу тока, протекающего при переключении транзистора, что способствует уменьшению рассеиваемой мощности. Однако для увеличения быстродействия, то есть скорости переключения транзистора, при прочих равных условиях необходимо повышать напряжение на затворе (чем оно выше, тем быстрее затвор накопит или, наоборот, сбросит заряд), что не только повышает рассеиваемую мощность, но еще и грозит электрическим пробоем и выходом транзистора из строя. Собственно, именно достижение некоего баланса между размерами транзисторов и необходимым напряжением и является основной причиной того, почему уже длительное время рабочие частоты почти не повышаются, несмотря на непрерывное совершенствование технологического процесса.
К сожалению, реальные транзисторы далеки от идеала. Основные проблемы вызывают два фактора. Во-первых, в теории ток между затвором и другими областями транзистора полностью отсутствует, ведь затвор отделен слоем изолятора-оксида. Однако на практике какое-то количество зарядов все-таки ухитряется проскочить через эту преграду.
Возникающий ток неприятен уже хотя бы тем, что увеличивает энергопотребление и выделение тепла, но это далеко не все. По мере уменьшения размеров транзисторов величина правильного (рабочего) тока все уменьшается, зато утечки растут.
На нынешнем уровне развития технологий, когда толщина слоя диэлектрика составляет всего несколько атомов, значения этих токов стали уже соизмеримыми, и небольшое увеличение паразитного тока способно нарушить работу транзистора.
Эта проблема является настолько серьезной, что несколько лет назад наиболее продвинутые производители микросхем отказались от использования в качестве диэлектрика оксида кремния и перешли на оксид гафния (у Intel новый изолятор получил название High-k).
Другая проблема заключается в том, что ток через канал только в теории может быть перекрыт полностью. На практике этому препятствуют два обстоятельства. Во-первых, напряженность электрического поля, создаваемого зарядами на затворе, быстро убывает по мере удаления от затвора. В нижней части канал «пережимается» куда хуже, чем в верхней, с чем борются, уменьшая толщину канала.
В результате транзистор получается очень тонким, но занимающим довольно приличную по сравнению с его толщиной площадь. Собственно, поэтому он и называется планарным, то есть плоскостным. Во-вторых, кремний не зря называется полупроводником: подложка транзистора тоже способна проводить ток, хотя и хуже, чем специальным образом легированный инверсионный слой. Это приводит к появлению паразитного тока в слое подложки.
Для его уничтожения или хотя бы уменьшения ряд производителей перешли на новую технологию SOI (Silicon on Insulator, «Кремний на изоляторе»), при которой между подложкой и собственно транзистором присутствует слой изолятора.
Компания Intel, однако, не пошла этим путем. Возможно, ее разработчики к тому времени уже достаточно далеко продвинулись в освоении трехмерных транзисторов, которые позволяют в значительной мере избавиться от обеих основных проблем. Посмотрим, чем они отличаются от обычных планарных.
Похожие сообщения
Комментарии
Найди своё слово
Комментируй онлайн
- Шаблон для Kunena 1.6 к записи
- K2 Store — русский к записи
- Шаблон для Kunena 1.6 к записи
- TRENDnet пополнила серию сетевых прод к записи
- TRENDnet пополнила серию сетевых прод к записи
celine bags online…
jiqderuvmn Проблемы трехмерных транзисторов « В городе «Т» xdxghmhrmd…