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La semana pasada, en el Simposio VLSI, Intel detalló el proceso de fabricación que formará la base de su servicio de fundición para clientes de centros de datos de alto rendimiento. Para el mismo consumo de energía, el proceso Intel 3 da como resultado una ganancia de rendimiento del 18 por ciento con respecto al proceso anterior, Intel 4. En la hoja de ruta de la compañía, Intel 3 es el último en utilizar la estructura de transistor de efecto de campo de aletas (FinFET), que el La empresa fue pionera en 2011. Pero también incluye el primer uso por parte de Intel de una tecnología que es esencial para sus planes mucho después de que FinFET ya no sea de vanguardia. Es más, la tecnología es crucial para los planes de la compañía de convertirse en una fundición y fabricar chips de alto rendimiento para otras compañías. Llamado metal de función de trabajo dipolo, permite al diseñador de chips seleccionar transistores de varios voltajes de umbral diferentes. El voltaje umbral es el nivel en el que un dispositivo se enciende o apaga. Con el proceso Intel 3, un solo chip puede incluir dispositivos que tengan cualquiera de los cuatro voltajes umbral estrictamente controlados. Esto es importante porque diferentes funciones funcionan mejor con diferentes voltajes de umbral. La memoria caché, por ejemplo, normalmente exige dispositivos con un umbral de voltaje alto para evitar fugas de corriente que desperdician energía. Mientras que otros circuitos pueden necesitar los dispositivos de conmutación más rápidos, con el voltaje umbral más bajo. El voltaje umbral lo establece la pila de compuertas del transistor, la capa de metal y aislamiento que controla el flujo de corriente a través del transistor. Históricamente, «el espesor de los metales determina el umbral de voltaje», explica Walid Hafez, vicepresidente de desarrollo de tecnología de fundición de Intel. «Cuanto más grueso es el metal con función de trabajo, menor es el voltaje umbral». Pero esta dependencia de la geometría del transistor conlleva algunos inconvenientes a medida que los dispositivos y circuitos se reducen. Pequeñas desviaciones en el proceso de fabricación pueden alterar el volumen del metal en la puerta, lo que lleva a una gama algo amplia de voltajes umbral. Y ahí es donde el proceso Intel 3 ejemplifica el cambio de Intel fabricando chips sólo para sí mismo a funcionando como una fundición. «La forma en que opera una fundición externa es muy diferente» a la de un fabricante de dispositivos integrados como lo era Intel hasta hace poco, dice Hafez. Los clientes de Foundry “necesitan cosas diferentes… Una de esas cosas que necesitan es una variación muy estrecha del voltaje umbral”. Intel es diferente; Incluso sin las estrictas tolerancias de voltaje umbral, puede vender todas sus piezas dirigiendo las de mejor rendimiento hacia su negocio de centros de datos y las de menor rendimiento a otros segmentos del mercado. «Muchos clientes externos no hacen eso», afirma. . Si un chip no cumple con sus limitaciones, es posible que tengan que tirarlo. “Entonces, para que Intel 3 tenga éxito en el espacio de la fundición, tiene que tener esas variaciones muy estrechas”. Dipolos para siempre Los materiales de función de trabajo dipolo garantizan el control necesario sobre el voltaje umbral sin preocuparse por cuánto espacio hay en la puerta. Es una mezcla patentada de metales y otros materiales que, a pesar de tener solo angstroms de espesor, tiene un poderoso efecto en el canal de silicio de un transistor. El uso por parte de Intel de materiales de función de trabajo dipolo significa que la puerta que rodea cada aleta en un FinFET es más delgada. Intel Como el antiguo , gruesa puerta de metal, la nueva mezcla de materiales altera electrostáticamente la estructura de la banda de silicio para cambiar el voltaje umbral. Pero lo hace induciendo un dipolo (una separación de carga) en el fino aislamiento entre él y el silicio. Debido a que los clientes de la fundición exigían un control estricto de Intel, es probable que los competidores TSMC y Samsung ya utilicen dipolos en sus últimos procesos FinFET. De qué están hechas exactamente esas estructuras es un secreto comercial, pero el lantano es un componente en investigaciones anteriores y fue el ingrediente clave en otras investigaciones presentadas por el centro de investigación de microelectrónica Imec, con sede en Bélgica. Esa investigación se centraba en la mejor manera de construir el material alrededor de pilas de cintas de silicio horizontales en lugar de una o dos aletas verticales. En estos dispositivos, llamados nanohojas o transistores de puerta integral, hay meros nanómetros entre cada cinta de silicio, por lo que los dipolos son una necesidad. Samsung ya ha introducido un proceso de nanohojas, y el de Intel, llamado 20A, está previsto para finales de este año. La introducción de la función de trabajo dipolo en Intel 3 ayuda a que 20A y su sucesor 18A alcancen un estado más maduro, dice Hafez. Sabores de Intel 3La función de trabajo dipolo no fue la única tecnología detrás del aumento del 18 por ciento que ofrece Intel 3 sobre su predecesor. Entre ellos se encuentran aletas con formas más perfectas, contactos más definidos para el transistor y menor resistencia y capacitancia en las interconexiones. (Hafez detalla todo eso aquí). Intel está utilizando el proceso para construir sus CPU Xeon 6. Y la compañía planea ofrecer a los clientes tres variaciones de la tecnología, incluida una, 3-PT, con vías de silicio de 9 micrómetros para uso en apilamiento 3D. «Esperamos que Intel 3-PT sea la columna vertebral de nuestros procesos de fundición durante algún tiempo», dice Hafez. De los artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web