IBM vyvinulo nejmenší tranzistor na světě

Výrazný úspěch ukázala v předchozích dnech R&D sekce (pro výzkum a vývoj) společnosti IBM, která vyvinula nejmenší pracující křemíkový tranzistor na světě. Délka přechodu (v originále „gate“) tranzistoru je pouze 6 nanometrů, což je přibližně desetina dnešních rozměrů. Konsorcium mezinárodních polovodičových společností (Consortium of International Semiconductor Companies) uvedlo v roce 2001 v Mezinárodní technologické roadmap pro polovodiče, že k pokračování ve výkonnostním trendu musí být tranzistory v roce 2016 menší než 9 nanometrů. Společnost IBM se pod tuto hranici dostala jako první.

„Schopnost vyrábět pracující tranzistory těchto rozměrů umožní umístit na počítačový čip stokrát více tranzistorů, než je v současnosti možné,“ oznámil Dr. Randy Isaac, viceprezident vědy a technologie v IBM R&D. Redukce délky tranzistorového přechodu (vlastně přepínač v tranzistoru určující zapnutý a vypnutý stav) zvyšuje výkon, snižuje výrobní cenu a spotřebu energie při přepínání.

Zmenšení na takovéto rozměry je důkazem, že princip tranzistoru je funkční i při malých rozměrech. Nanotechnologie jsou jistě jedním z hybatelů vývoje ve světě moderní výpočetní techniky a vědci se budou dále snažit, aby dosáhli menších rozměrů, vyšší hustoty polovodičových součástek a našli nejideálnější materiály k výrobě tranzistorů i jiných komponent.

Technické detaily

Na úrovni takto malých tranzistorů se poslední dobou stává čím dál tím složitější tranzistory spínat a vypínat. Prvním krokem k umožnění těchto základních operací je aplikace technologie SOI (Silicon on Insulator) a redukce tloušťky křemíkové vrstvy. Nově vyvinutý tranzistor s 6-nanometrovým přechodem obsahuje křemíkovou vrstvu o tloušťce 4-8 nanometrů a zajišťuje tak správnou funkci spínaní/vypínání.

IBM je světovou jedničkou ve vývoji ultra-úzkých křemíkových vrstev a obvodů za použití technologie „halo“ a 248 nanometrové litografie. Díky technologii „halo“ byla společnost schopna vyvinout nejmenší pracující MOSFET se 4nm křemíkovou vrstvou a s délkou přechodu 6nm. Agresivní zeslabování vrstvy SOI je předpokladem pro vývoj budoucích tranzistorů.

Svět Hardware komentuje: Za předpokladu, že by se v budoucnosti podařilo vyrábět procesory tímto procesem s použitím tranzistoru o délce přechodu 6nm, bychom se dočkali velice pokročilých čipů. V současnosti se díky 130nm výrobnímu procesu vyrábějí procesory s počtem tranzistorů 38-54 milionů u desktopových CPU (Athlon XP „T-Bred“, resp. Pentium 4 „Northwood“), 63-125 milionů u pokročilých GPU (GeForce4 Ti a GeForce FX), příp. 220-410 milionů u serverových 64-bitových CPU (Itanium 2 a připravovaný Madison). Když odečteme velký podíl tranzistorů určených pro cache, dostaneme se k číslu k desítkám milionů tranzistorů pro ALU, FPU a další součásti. Při zestonásobení tohoto množství bychom se dostali do řádu miliard tranzistorů.

Při takto vysokém množství na poměrně malé ploše (dnes kolem 100mm²) se samozřejmě uvolňuje velké množství tepla. Proto pokud se nenalezne způsob efektivnějšího chlazení nebo lepší technologie výroby čipů budu pochybovat o reálném použití takovéhoto množství tranzistorů. Budoucnost vidím spíše jinde, např. ve využití biologické báze procesorů. Přesto je ale pokrok společnosti IBM ohromný a za několik let se jistě s novými tranzistory setkáme v praxi.