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Durchbruch: IBM und Samsung entwickeln vertikale Transistoren-Architektur

14.12.2021

Die Tech-Giganten IBM und Samsung haben gemeinsam eine vertikale Transistoren-Architektur entwickelt. Sie nennen sie «Vertical Transport Field Effect Transistors». Damit wollen sie den Energieverbrauch massivst reduzieren.

In einer gemeinsamen Mitteilung bezeichnen IBM und Samsung eine neue vertikale Transistoren-Architektur als Durchbruch. Dabei sollen Transistoren nicht mehr nebeneinander, sondern übereinander gefertigt werden. Ziel ist es, den Energieverbrauch gegenüber bisherigen Architekturen um bis zu 85 Prozent zu reduzieren. Dies soll die Halbleiterindustrie gleich in vier Punkten signifikant verbessern:

Halbleiter könnten im wahrsten Sinne des Wortes über sich hinaus wachsen und wären nicht mehr auf zwei Dimensionen beschränkt.
Smartphone-Akkus könnten bis zu über einer Woche statt wenige Tage halten.
Energieintensive Prozesse wie Kryptomining oder Datenverschlüsselung könnten weniger Energie verbrauchen.
Auch das Internet of Things (IoT) könnte vom geringem Energiebedarf profitieren.

Die Grenzen vom Mooreschen Gesetz ausweiten

Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Zahl der Transistoren in einem dicht bestückten Chip etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Dieses Gesetz stösst mittlerweile an seine Grenzen. Kürzlich hat IBM den Durchbruch in der 2-nm-Chiptechnologie angekündigt. Damit lassen sich bis zu 50 Milliarden Transistoren auf einer Fläche eines Fingernagels unterbringen. Viel enger geht nicht: Da immer mehr Transistoren auf einer begrenzten Fläche untergebracht werden müssen, geht der Platz aus.

Im aktuell herkömmlichen FinFET-Herstellungsverfahren werden Transistoren so gebaut, dass sie flach auf der Oberfläche eines Halbleiters liegen. Dabei werden sie seitlich von elektrischem Strom durchflossen. Bei den neuen «Vertical Transport Field Effect»-Transistoren (VTFET) werden sie senkrecht zur Oberfläche des Chips gebaut. Der Strom fliesst vertikal von oben nach unten.

Das VTFET-Verfahren soll viele Leistungshindernisse und Beschränkungen beseitigen. So kann das Mooresche Gesetz erweitert werden, da sich mehr Transistoren auf gleichem Raum unterbringen lassen. Es soll auch die Kontaktpunkte für die Transistoren beeinflussen und so einen grösseren Stromfluss bei geringerem Energieaufwand ermöglichen. Die neue Transistoren-Architektur soll im Vergleich zu FinFET eine zweifache Leistungssteigerung erlauben. Oder eben den Energieverbrauch um 85 Prozent senken.

Entwickelt wurde die neue Architektur am Albany Nanotech Complex.

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Kevin Hofer

Senior Editor

kevin.hofer@digitecgalaxus.ch

Technologie und Gesellschaft faszinieren mich. Die beiden zu kombinieren und aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten, ist meine Leidenschaft.

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