ENGINEERINGNET.BE - Chips worden ieder jaar krachtiger. De voorbije jaren maakte die technologische vooruitgang vooral onze computers of smartphones sneller en energiezuiniger, maar de komende jaren zullen chips in zowat ieder toestel geïntegreerd worden.
Zo zullen slimme gezondheidssensoren via lab-op-chiptechnologie sneller ziektes kunnen opsporen of zullen zelfrijdende wagens geavanceerde chips nodig hebben om snel te kunnen reageren op een voorbijlopende voetganger. Samen met de razendsnelle ontwikkelingen in artificiële intelligentie, het toenemende dataverkeer en de introductie van 5G-en 6G-netwerken, zal de vraag naar meer geavanceerde chips gigantisch toenemen.
Het aantal transistoren op een chip verdubbelt zowat om de twee jaar, waardoor er steeds meer rekenkracht op een kleinere oppervlakte beschikbaar wordt. Op een bepaald punt botsen we echter op fysieke limieten en wordt het een technologisch huzarenstukje om nog nieuwe transistorarchitecturen te ontwikkelen die deze schaalverkleining kunnen voortzetten.
Dankzij de unieke apparatuur die aanwezig is de 300mm cleanroom in Leuven, kan imec nieuwe ideeën uittesten en ontwikkelen. Hun partners, zoals TSMC, Samsung of Intel, kunnen er vervolgens voor kiezen om deze innovaties te integreren in hun volgende generatie chips.
In de nanometerwedloop die vandaag gaande is, plannen de producenten van geavanceerde chips enorme investeringen om de komende jaren de stap te zetten van de 5 nanometer-technologienode naar 3 nanometer en vervolgens naar 2 nanometer en kleiner. De nieuwe forksheet-technologie kan hen helpen in het nemen van die laatste horde.
Vandaag vinden we in de meest geavanceerde chips voor reken- en geheugentoepassingen (de technologienodes van 5 en 7 nanometer) de FinFET terug. Deze dankt zijn naam aan een geleidingkanaal dat de vorm van een ‘vin’ heeft. De poort, die de stroomstootjes regelt, omgeeft het geleidingskanaal langs drie kanten, met minder lekstromen (stroomverlies) tot gevolg. Vanaf volgend jaar zal de FinFET geleidelijk aan plaatsmaken voor de zogenaamde gate-all-around nanosheet-transistor, waarbij de poort het kanaal aan álle kanten zal omgeven.
Ook de nanosheet-transistor zal echter ooit op zijn limieten botsen, maar de forksheet, een concept dat enkele jaren geleden door imec werd uitgevonden, biedt hiervoor een oplossing. Deze ontleent zijn naam aan zijn vorkstructuur, die een veel nauwere afstand tussen de transistoren mogelijk maakt in vergelijking met FinFET of met nanosheets.
Nu is imec er voor het eerst in geslaagd om goed werkende forksheets te maken die compatibel zijn met standaard chipproductieprocessen op 300mm wafers (siliciumschijven).
Op de foto: TEM-beeld van de co-geïntegreerde forksheet en nanosheet.
