Imec stelt chip van morgen voor: silicium wordt germanium

Het Leuvense onderzoekscentrum Imec steelt de show tijdens het VLSI 2015 Symposium in Japan met de voorstelling van nieuwe technieken om de chip van de toekomst te bakken. Vandaag worden de meest high-end computerchips gebakken op 14 nanometer, terwijl dat omstreeks dezelfde tijd vorig jaar nog 22 nanometer was. Intel, dat aan de wet van Moore vasthoud als ware het een heilig evangelie, zal binnen de twee jaar tien nanometer willen introduceren, maar daarna wordt het echt moeilijk.

Altijd kleiner

Kleiner is sneller en zuiniger en dus mag 10 nanometer geen eindstation zijn. Onderzoek naar chips op zeven nanometer loopt volop, maar dat proces leidt tot nieuwe complicaties. Een verkleining van het proces brengt immers technische uitdagingen met zich mee: de transistortechniek die vandaag gebruikt wordt (FinFet) werd destijds ontwikkeld als antwoord op die problemen, maar FinFet zelf is in z’n huidige hoedanigheid niet geschikt voor het 7 nm-procedé.

Imec bouwde voort op de FinFet-technologie voor de ontwikkeling van twee nieuwe oplossingen voor 7 nm-chips: Gate-All-Around Nanowaire Fets (GAA NW FET) en Quantum-well FinFets (QW FinFET). Met de ontwikkeling van de GAA NW FET-techniek verwierf Imec nieuwe inzichten  op het vlak van betrouwbaarheid, terwijl de op germanium gebaseerde QW FinFETs van Imec een verbetering van 40 procent met zich mee brachten in vergelijking met huidige technieken.

Moeilijk

De demonstratie van de nieuwe technologie toonde hoe het post-FinFet-tijdperk er kan uitzien, terwijl het meteen ook duidelijk maakt hoe moeilijk de ontwikkeling van het nieuwe procedé is. Opvallend is Imecs keuze voor een combinatie van silicium en germanium. Sinds de uitvinding van de microchip is de informatica gebouwd op silicium, maar daar lijkt nu een einde aan te komen. iMec kijkt zowel naar een SiGe-legering als transistors met pure germanium-kanalen.

Voor de ontwikkeling van de nieuwe technieken werkt het onderzoekscentrum, dat internationale afdelingen heeft, samen met klinkende namen als Intel, Globalfoundries, Samsung en TSMC. Intel liet eerder al vallen dat het tien nanometer-procedé het laatste is dat met zekerheid van silicium zal gebruik maken.