IBM, Samsung-Team für unkonventionelle, supereffiziente Halbleiter

IBM und Samsung Electronics haben einen unkonventionell konstruierten Halbleiter entwickelt, den die Technologiegiganten nennen, der verspricht, den Energieverbrauch gegenüber bestehenden Chips um 85 % zu senken.

Das Design würde eine Menge neuer Anwendungen ermöglichen, darunter energieeffizientes Krypto-Mining und Datenverschlüsselung, aber auch Handybatterien, die über eine Woche statt tagelang geladen werden könnten, ohne aufgeladen zu werden, so die Unternehmen.

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Der neue Halbleiter könnte auch seinen Weg in das neue Internet der Dinge (IoT) und in Edge-Geräte finden, die weniger Energie verbrauchen, sodass sie in unterschiedlicheren Umgebungen wie Meeresbojen, autonomen Fahrzeugen und Raumfahrzeugen betrieben werden können, so die Unternehmen.

Neu am Chipdesign ist, dass seine Vertical-Tansport-Feldeffekttransistoren (VTFET) senkrecht zur Chipoberfläche mit einem vertikalen (auf und ab) Stromfluss aufgebaut sind. Bei konventioneller Chiptechnologie liegen Transistoren flach auf der Oberfläche eines Halbleiters, wobei der elektrische Strom seitlich (von Seite zu Seite) fließt, laut einem Blog von Brent Anderson, VTFET-Architekt und Programm-Manager, und Hemanth Jagannathan, VTFET-Hardware-Technologe und Principal Research Staff Member.

„Der VTFET-Prozess adressiert viele Leistungshindernisse und -beschränkungen, um das Mooresche Gesetz zu erweitern, da Chipdesigner versuchen, mehr Transistoren in einem festen Raum unterzubringen. Es beeinflusst auch die Kontaktstellen für die Transistoren und ermöglicht einen größeren Stromfluss mit weniger Energieverschwendung“, so die Forscher.

VTFET adressiert Skalierungsbarrieren, indem physikalische Beschränkungen hinsichtlich der Gatelänge, der Abstandshalterdicke und der Kontaktgröße des Transistors gelockert werden, sodass diese Merkmale jeweils optimiert werden können, entweder in Bezug auf Leistung oder Energieverbrauch, so die Forscher.

„Das Mooresche Gesetz, dass sich die Anzahl der Transistoren in einem dicht bestückten IC-Chip etwa alle zwei Jahre verdoppelt, nähert sich schnell den als unüberwindbar geltenden Grenzen“, so die Forscher. "Da immer mehr Transistoren in einen endlichen Bereich gepfercht werden, geht den Ingenieuren der Platz aus, aber die VTFET-Innovation konzentriert sich auf eine ganz neue Dimension, die einen Weg zur Fortsetzung des Mooreschen Gesetzes bietet."

Intel sagte diese Woche, dass auch das vertikale Chip-Stacking eine Möglichkeit ist, Halbleiter zu entwickeln, die mit dem Mooreschen Gesetz wachsen.