Выпустив 22-нм процессоры Ivy Bridge, компания Intel доказала, что транзисторы с вертикальной FinFET-структурой — это реально. Вслед за ней те же самые шаги предпримут все остальные. С использованием FinFET-транзисторов компания GlobalFoundries будет выпускать 14-нм полупроводники, компания TSMC — 16-нм, а UMC — 20-нм. Что это, синдром попугая? Нет, уверены в IBM. Переход на 3D-структуру транзисторов — это жизненная необходимость для всей индустрии. По мнению компании, переход на 14-нм нормы производства с сохранением планарной структуры транзистора не позволит увеличить рабочие частоты и снизить энергопотребление.

Как говорится, приплыли. Впрочем, вы, наверное, сами заметили, что в последние годы переход на каждый новый техпроцесс не давал такого прироста производительности, как раньше? Всему виной высокий уровень паразитных утечек, с которым боролись, например, с помощью перехода на изоляторы с высоким значением диэлектрической константы. В компании AMD (GlobalFoundries) использовали SOI-пластины с дополнительным слоем изолятора, а в следующие несколько лет это будет переход на тонкие подложки FB-SOI из полностью обеднённого изоляционного слоя. Но всё это уже не даст ощутимого эффекта. Только хардкор, считают в IBM, только 3D-транзисторы! Последним, кстати, присущи такие естественные черты, как возможность работы с питанием вблизи порогового значения (0,3-0,5 В), с чем так носится в последнее время компания Intel.

На бумаге FinFET транзисторы выглядят красиво, но вы представьте, говорят в IBM, это море рёбер на реальном кристалле. Мало того, проектировщикам микросхем ещё придётся решать, сколько рёбер использовать при разработке цепей: два, три, больше? Это донельзя усложнит инструменты для разработки и проверки цепей на этапе тестирования готовой продукции. Речь о том, что сам по себе переход на FinFET транзисторы породит массу других нетривиальных проблем. С одной стороны, разброс параметров транзисторов окажется меньше за счёт снижения коэффициента разброса уровня примесей (RDF, random dopant fluctuations), но с другой стороны, в процессе производства будут гулять размеры рёбер, что приведёт к изменениям электрических характеристик отдельных транзисторов. Причём если слой изолятор на верхней кромке ребра окажется меньше ожидаемого транзистор может превратиться из двухзатворного в трёхзатворный и наоборот. Со всеми вытекающими и не очень предсказуемыми последствиями. Также вся эта многомерная структура ведёт к появлению паразитных ёмкостей и паразитных же резистивноёмкостных цепочек. Всё это надо учитывать при проектировании.

Понятно, компания IBM не зря пугает проблемами с освоением производства на основе FinFET транзисторов. У неё есть соответствующий разработанный техпроцесс. К примеру, IBM лицензировала выпуск FinFET компании UMC. Нагнав побольше ужаса, в IBM смогут найти новых клиентов. К счастью, ближе к концу года компания Intel обещает доказать, что чёрт 14-нм FinFET не так страшен, как его малюют. В Intel уже приступили к выпуску 14-нм процессоров, каждый из которых будет состоять из FinFET транзисторов. Это ещё не массовка, но уже и не бумага, как в IBM.