Innovación de espaciador de aire de IBM allana el camino para chips FinFET de 10nm

Este es el tercero de una serie de cuatro partes sobre los artículos de vanguardia de IBM presentados en IEDM 2016.

La Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos es ampliamente considerada el foro principal mundial para investigación revolucionaria en tecnología de semiconductores y dispositivos electrónicos, diseño, fabricación, física y modelado. En la conferencia de este año en San Francisco, IBM mostró un termómetro de sonda de barrido, una técnica de espaciador de aire para chips de 10 nm, un dispositivo de 7 nm e incluso innovaciones en nanotubos de carbono —todo dirigido a extender la Ley de Moore y explorar nuevas arquitecturas.

Entre los cuatro artículos destacados de IBM, el tercero se centra en "Air Spacer for 10 nm FinFET CMOS and Beyond." El Dr. Kangguo Cheng, miembro senior del personal técnico y Master Inventor en el Centro Nanotech de Albany de IBM Research, lideró el equipo que demostró cómo un simple hueco de aire puede reducir drásticamente la capacitancia parásita en transistores de próxima generación.

Mientras que nodos de 14 nm ya son fabricables, la transición a 10 nm enfrenta un obstáculo crítico: la capacitancia parásita. A medida que los transistores se encogen, los espacios aislantes entre contactos se vuelven proporcionalmente más pequeños, permitiendo que carga no deseada se acumule. Cuando un transistor conmuta, esta carga almacenada se libera, causando tanto propagación de señal más lenta como mayor consumo de energía —llevando finalmente a mayor calor y fiabilidad reducida.

El enfoque del Dr. Cheng reemplaza estos espacios conductivos con aire —un aislando casi perfecto. Insertando un espaciador de aire encima de la parte superior de la aleta, el equipo redujo la capacitancia a nivel de transistor hasta 25% y logró una reducción del 15% en un circuito de prueba de oscilador en anillo. El resultado es un ahorro de energía del 25% a nivel de dispositivo y una mejora correspondiente del 15% a nivel de sistema.

Al mitigar la capacitancia parásita, los espaciadores de aire permiten chips FinFET de 10 nm y 7 nm más eficientes, y prometen para dispositivos de 14 nm con ahorro de energía. El trabajo de IBM ilustra cómo un material tan simple como el aire puede jugar un papel pivotal en diseño de semiconductores de próxima generación.

Lea parte uno: Mapeo de puntos calientes
Lea parte dos: Otro tipo de chip con nanotubos de carbono