Imec maakt chips nog kleiner

Onderzoeks- en innovatie-hub imec, actief op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie, heeft als eerste een productieproces voor een complementaire FET (CFET) ontwikkeld. De CFET is een nieuw transistorconcept dat op termijn de FinFET’s, transistors die vandaag in heel geavanceerde chiptechnologie gebruikt worden, kan vervangen omdat het met dezelfde performantie en energieverbruik een veel kleinere oppervlakte zal innemen. De CFET zal dus een verdere miniaturisatie van de chiptechnologie mogelijk maken, tot kleiner dan de 3 nm node (vandaag is 10 nm de meest geavanceerde transistortechnologie in productie).

Het alsmaar goedkoper, sneller en krachtiger worden van microchip-technologie heeft een cruciale rol gespeeld in de technologische innovaties sinds de jaren ’60: de opkomst van de elektronica in huishoudtoestellen, auto’s, fabrieken, de PC, laptop, tablet, smartphone, … Aan de basis van al deze innovaties ligt de miniaturisatie van de transistors, de bouwblokken van de microchip. Vandaag staat onze maatschappij aan het begin van een nieuwe revolutie. De digitale transformatie zal onze gezondheidszorg, energievoorziening, mobiliteit, industrie en de manier waarop we met elkaar interageren en communiceren ingrijpend veranderen.

Door sensoren die overal ingebouwd zijn kunnen we heel veel nuttige zaken monitoren en meten. Maar om die massa aan data te verwerken en te interpreteren, en op basis daarvan oplossingen te ontwikkelen, zijn steeds krachtigere, snellere en energiezuinigere microchips nodig. De miniaturisatie van de transistors, die intussen slechts enkele nanometers groot zijn, wordt daarbij een steeds grotere uitdaging, waar bedrijven en onderzoeksinstellingen van over de hele wereld sterk op inzetten.

De CFET-transistor van imec is in dat opzicht een belangrijke stap. Hij bouwt voort op bestaande transistorconcepten, maar integreert een aantal belangrijke wijzigingen in de architectuur. Digitale microchips zijn allemaal gebaseerd op schakelaars met twee types transistors, de p- en de n-transistors. Waar in de huidige chiptechnologieën de p- en n-transistors naast elkaar staan, heeft imec’s CFET beide transistortypes gecombineerd door ze boven op elkaar te stapelen. Gevolg is een schakelaar die 50% minder plaats in beslag neemt en dat terwijl het energieverbruik en de performantie even goed zijn als in bestaande FinFET-schakelaars.

Het onderzoek gebeurde binnen imec’s onderzoeksprogramma naar geavanceerde chiptechnologie, in samenwerking met internationale bedrijven waaronder leidende toestelleveranciers zoals TEL, Conventor en Lam Research, en programmapartners als GlobalFoundries, Huawei, Intel, Micron, Qualcomm, Samsung, SK Hynix, Sony Semiconductor Solutions, TOSHIBA Memory, TSMC en Western Digital.