Впервые на заводе выпущен монолитный чип с транзисторами из нанотрубок и PRAM
По свидетельствам частых посетителей мероприятий DARPA, выступления инженеров на этих собраниях под эгидой Министерства обороны США редко вызывают шквал аплодисментов. Но на последней конференции DARPA в прошлый вторник это произошло. Эту честь заслужил Макс Шалакер (Max Shulaker)? старший преподаватель Массачусетского технологического института и один из основателей молодой компании SkyWater Technology. Со сцены он объявил о выпуске на производстве первой пластины с монолитными 3D-чипами с использованием транзисторов на углеродных трубках и памятью PRAM.
Компания SkyWater получила самый крупный грант в рамках новой программы DARPA по возрождению электронной промышленности США (ERI). Разработка SkyWater ведет к появлению так называемых 3DSoC? высокоинтегрированных многослойных микросхем с логикой и памятью в максимально тесной конфигурации. Но главное, что такие чипы можно будет выпускать с применением старых техпроцессов. Сочетание высокой интеграции с новыми технологиями позволит, например, 90-нм 3DSoC оказаться в 50 раз производительнее самых современных 7-нм SoC. В пятьдесят раз!
Согласно проекту, который будет финансироваться DARPA еще 3,5 года, на выходе должен появиться техпроцесс производства монолитных 3D-чипов с 50 млн транзисторов, 4 Гбайт энергонезависимой памяти и 9 млн сквозных соединений на квадратный миллиметр. Скорость передачи данных между слоями должна достигать 50 Тбит в секунду с потреблением менее 2 пикоджоулей на бит. Именно в этом кроется секрет высочайшей производительности? данные остаются максимально близко к логике с минимальными задержками при доступе.
Ключевым элементом 3DSoC являются тончайшие межслойные переходы (соединения). Они на несколько порядков тоньше, чем другие виды межслойных соединений. Это много тоньше, чем в случае многослойной памяти 3D NAND. Такое стало возможным благодаря переходу на соединения из углеродных нанотрубок. Продемонстрированная Шалакером кремниевая пластина с монолитными чипами доказала, что это не фантастика, а реальная технология, которую можно воспроизвести не в лаборатории, а на заводе.
До конца года SkyWater Technology обещает нарастить число слоев в монолитных чипах (пока их два? логика и память с изменяемым фазовым состоянием вещества). Также команда разработчиков будет работать над снижением уровня брака при производстве. Наконец, ведутся работы над инструментами проектирования монолитных чипов. Компания SkyWater планирует распространять технологию производства и инструменты проектирования на основе лицензий.
В заключение поясним, что транзисторы на углеродных трубках выпускаются в так называемом низкотемпературном техпроцессе, что подразумевает нагрев пластины до 450 градусов по Цельсию. Обычная полупроводниковая логика при изготовлении требует нагрева до 1000 градусов, что делает невозможным многослойные монолитный чипы? логика выгорает еще на стадии производства. Предложенный компанией SkyWater техпроцесс открывает путь к созданию многослойных решений без риска отправить продукцию в брак.
