IBM và Samsung vừa công bố bước tiến mới nhất trong thiết kế chất bán dẫn: các bóng bán dẫn sẽ được xếp theo chiều dọc vi xử lý thay vì nằm phẳng trên bề mặt bán dẫn như trước kia.
Thiết kế mới có tên “trường hiệu ứng vận chuyển dọc” (VTFET) kế thừa sự thành công của công nghệ FinFET vốn đang được ứng dụng cho một số chip tiên tiến nhất hiện nay, cho phép sắp xếp nhiều bóng bán dẫn hơn trên vi xử lý. Về bản chất, thiết kế mới xếp chồng các bóng bán dẫn theo chiều dọc thay vì bố cục xếp ngang đang được sử dụng trên hầu hết các chip hiện tại.
Các thiết kế bán dẫn theo chiều dọc đang trở thành xu hướng gần đây (thiết kế FinFET đã cho thấy những lợi ích mang lại). Lộ trình tương lai của Intel có vẻ cũng sẽ đi theo xu hướng này, dù ban đầu họ tập trung vào việc xếp chồng các thành phần của chip thay vì các bóng bán dẫn riêng lẻ. Điều này cho thấy, khi không còn cách nào khác để tăng số lượng chip trên một mặt phẳng, giải pháp duy nhất (ngoại trừ đưa ra công nghệ mới thu nhỏ kích cỡ vật lý của bóng bán dẫn) là chồng tầng.
Mặc dù còn khá lâu nữa các thiết kế VTFET mới được sử dụng trong các vi xử lý thương mại, những kết quả mà hai ông lớn đúc chip đưa ra cho thấy triển vọng của công nghệ rất tiềm năng.
Theo đó, VTFET có thể “cải thiện gấp đôi hiệu suất hoặc giảm 85% mức tiêu thụ năng lượng” so với thiết kế FinFET. Việc đưa được thêm nhiều bóng bán dẫn lên các vi xử lý, IBM và Samsung tuyên bố công nghệ VTFET có thể giúp duy trì ổn định mức tăng số lượng bóng bán dẫn như định luật Moore đã đề ra.
IBM và Samsung cũng trích dẫn một số trường hợp tiềm năng và tham vọng trong ứng dụng công nghệ mới này như “pin điện thoại di động có thể sử dụng hơn 1 tuần mà không cần sạc”, tiết kiệm năng lượng trong hoạt động khai thác tiền điện tử hay mã hoá dữ liệu, tạo ra nhiều thiết bị IoT mạnh mẽ hơn, thậm chí cả tàu vũ trụ.
Hồi đầu năm, IBM từng giới thiệu bộ vi xử lý tiến trình 2nm đầu tiên do hãng sản xuất, hướng tới việc tích hợp thêm bóng bán dẫn dựa trên công nghệ thiết kế FinFET sẵn có. VTFET sẽ giúp công nghệ đi xa hơn nữa, dù có thể phải thêm nhiều thời gian người dùng phổ thông mới có thể thấy các vi xử lý được sản xuất dựa trên công nghệ mới nhất của IBM và Samsung.
Intel cũng không ngồi yên trong cuộc đua này khi mùa hè vừa qua, hãng đã công bố lộ trình thiết kế RibbonFET tiếp theo (công nghệ bóng bán dẫn cổng vòm đầu tiên của Intel – GAA). Nó là một phần trong thế hệ sản phẩm bán dẫn Intel 20A dự kiến sản xuất trong năm 2024. Bên cạnh đó, Intel gần đây cũng công bố kế hoạch riêng về công nghệ xếp chồng bóng bán dẫn để nối tiếp RibbonFET trong tương lai.
