IBM dan Samsung telah mengumumkan sebuah terobosan dalam desain semikonduktor yang dapat membuka jalan bagi kekuatan baru prosesor dengan kepadatan transistor yang lebih besar dari sebelumnya.
Pada konferensi semikonduktor IEDM tahunan, pasangan ini menerbitkan penelitian tentang arsitektur baru yang memposisikan transistor tegak lurus dengan permukaan chip, dengan aliran arus vertikal di kedua arah. Arsitektur chip disebut VTFET, untuk transistor efek medan transpor vertikal.
Menurut IBM dan Samsung, pendekatan baru menunjukkan jalur yang jelas untuk penskalaan di luar teknologi manufaktur nanosheet, setelah itu jarak antara transistor pada chip turun menjadi kurang dari 1nm (untuk konteksnya, untaian DNA manusia berdiameter 2,5nm).
“Pengumuman teknologi hari ini adalah tentang menantang konvensi dan memikirkan kembali bagaimana kami terus memajukan masyarakat dan memberikan inovasi baru yang meningkatkan kehidupan dan mengurangi dampak lingkungan kami,” kata Dr. Mukesh Khare, VP Hybrid Cloud and Systems di IBM Research.
“Mengingat kendala yang dihadapi industri saat ini di berbagai bidang, IBM dan Samsung menunjukkan komitmen kami untuk inovasi bersama dalam desain semikonduktor dan upaya bersama atas apa yang kami sebut ‘teknologi keras’.”
Hukum Moore terus hidup
Arsitektur chip yang paling dominan saat ini dikenal sebagai transistor efek medan transpor lateral (atau FET). Di bawah arsitektur transistor efek medan sirip (finFET), misalnya, transistor dikemas ke permukaan chip, dengan arus mengalir ke samping di antara mereka. Namun, dengan VTFET, para insinyur memiliki dimensi tambahan untuk dimainkan, dan arus mengalir ke atas dan ke bawah.
“Di masa lalu, desainer mengemas lebih banyak transistor ke dalam sebuah chip dengan mengecilkan jarak gerbang dan jarak kabelnya,” jelas IBM. “Tetapi dengan teknologi finFET tercanggih, hanya ada begitu banyak ruang untuk spacer, gerbang, dan kontak.”
“[VTFET] mengatasi hambatan penskalaan dengan melonggarkan kendala fisik pada panjang gerbang transistor, ketebalan spacer, dan ukuran kontak sehingga masing-masing fitur ini dapat dioptimalkan; baik untuk kinerja atau konsumsi energi.
Terobosan ini penting karena dua alasan utama, kata IBM. Pertama, VTFET diharapkan membuka jalan menuju kelanjutan Hukum Moore (prediksi yang dibuat pada tahun 1965 bahwa jumlah transistor pada sebuah chip akan berlipat ganda setiap tahun), yang dianggap mustahil oleh banyak orang. Semakin besar jumlah transistor, tentu saja, semakin kuat chipnya – dan pada akhirnya semakin kuat komputer, workstation, server, dll.
Kedua, VTFET dikatakan memungkinkan aliran arus yang lebih besar dengan lebih sedikit energi yang terbuang, yang dapat membantu mengurangi jumlah energi yang dikonsumsi oleh chip hingga 85% dibandingkan dengan FET tradisional.
Dalam hal dampak dunia nyata, IBM mengatakan chip yang dibangun di atas arsitektur VTFET dapat membuka jalan bagi ponsel cerdas dengan masa pakai baterai lebih dari seminggu, secara drastis mengurangi energi yang diperlukan untuk melakukan beban kerja intensif komputasi (seperti penambangan kripto dan enkripsi data). ), dan banyak lagi.