IBM en Samsung onthullen een doorbraak in het ontwerp van halfgeleiders. Daarbij wordt een nieuwe verticale transistor-architectuur gebruikt. De nieuwe techniek opent de weg naar chips dunner dan een nanometer. Hierdoor wordt een energiereductie van 85 procent mogelijk in vergelijking met een geschaalde fin-field effect transistor (finfet)-transistor. De prestaties kunnen bovendien verdubbelen.
De nieuwe technologie heft de beperkingen op van een nanosheet, een tweedimensionale nanostructuur met een dikte van een tot honderd nanometer. De vinding kan de groei van de wereldwijde chipindustrie versnellen.
Behalve dunnere chips zijn hierdoor straks verbeteringen mogelijk. Zo zijn batterijen voor mobiele telefoons op komst, die meer dan een week meegaan zonder oplading. Energie-intensieve processen, zoals cryptomining-activiteiten en gegevensversleuteling, kunnen aanzienlijk zuiniger. Bovendien opent de vinding perspectieven voor het internet of things. Ook edge-apparaten met een lagere energiebehoefte profiteren ervan. Die kunnen straks werken in diverse omgevingen zoals oceaanboeien, autonome voertuigen en ruimtevaartuigen.
Grenzen
De doorbraak was hard nodig omdat de wet van Moore tegen de grenzen opliep. Met de huidige techniek is het nauwelijks mogelijk nog meer transistors in een bepaalde ruimte te proppen.
Historisch gezien zijn transistors gebouwd om plat op het oppervlak van een halfgeleider te liggen, met de elektrische stroom er dwars of zijdelings doorheen. Met de nieuwe vertical transport field effect transistors (vtfet) wisten IBM en Samsung met succes transistors te implementeren die geheel anders zijn gepositioneerd. Ze zijn loodrecht op het oppervlak van de chip gebouwd met een verticale dan wel op en neergaande stroom. Bovendien beïnvloedt de techniek ook de contactpunten voor de transistors. Daardoor vloeit er een grotere stroom met minder verspilde energie.
Onlangs kondigde IBM de doorbraak in de 2-nm-chiptechnologie aan. Daardoor kan een chip tot vijftig miljard transistors bevatten. Dit alles past in een ruimte ter grootte van een vingernagel. Vtfet-innovatie richt zich op een geheel nieuwe dimensie, die een weg biedt naar de voortzetting van de wet van Moore. De nieuwe techniek is het resultaat van onderzoek om het Albany Nanotech Complex in New York. Samsung gaat de chips als vaste ‘huisleverancier’ van IBM produceren.
