Search for the Next (SFN) è l’azienda che, nata nel 2017 e con sede a Nottingham presso l’Ingenuity Building presso l’University of Nottingham Business Park, ha sviluppato il processo di produzione dei wafer Bizen con transistor Zpolar basati sulla Zpolar Tunnel Logic (ZTL).
Il processo Bizen applica i principi della meccanica quantistica a qualsiasi tecnologia di processo dei wafer. I chip Bizen ZTL richiedono un numero notevolmente inferiore di strati di lavorazione, consentendo la produzione di dispositivi complessi in fabbriche di wafer da grandi geometrie in tutto il mondo.
Sebbene si tratti di una nuova tecnologia, il processo è eseguibile utilizzando impianti standard di produzione di circuiti integrati basati sulla logica CMOS. Da quattro anni è in fase di sviluppo in una fabbrica di wafer britannica e SFN ha prodotto wafer di prova che rappresentano un riferimento affidabile e che sono stati caratterizzati. I dati di caratterizzazione estratti sono stati trasferiti in un data book JMP e utilizzati per produrre modelli SPICE eseguibili nell’ambiente di progettazione Cadence; i risultati corrispondono a quelli ottenuti dal flusso del processo di produzione dei wafer Synopsis.
Le Infrastructure Time Machine di SFN
SFN ha appena creato una famiglia di quattro ITM (Infrastructure Time Machine), o nodi di processo, che consentono ai progettisti di chip di realizzare circuiti integrati in fabbriche di wafer più datate, per geometrie da 180 nm o anche da 1 micron, con prestazioni equivalenti a quelle dei circuiti integrati basati sulla logica CMOS fabbricati in impianti all’avanguardia. Nell’ottica di SFN usare l’espressione ‘Macchina del tempo’ dà perfettamente l’idea di ciò che il processo di produzione in questione consente di fare: impiegando questa tecnologia, i progettisti di circuiti integrati possono andare a ritroso nel tempo di 10 anni in termini di capacità di fabbricazione e poi in avanti di 10 anni – o più – in termini di prestazioni grazie ai dispositivi ZTL che creano.
Per esempio, una fabbrica di wafer dotata di stepper da 180 nm – come quella di Newport, il più grande stabilimento di semiconduttori britannico e attualmente al centro di una guerra politica e commerciale concernente la proposta di cessione ad aziende straniere – ora potrebbe produrre dispositivi ZTL con prestazioni (dimensioni e velocità) pari a quelle dei CMOS da 35 nm implementando ITM35… e ad un costo enormemente ridotto. David Summerland, Ceo di SFN, spiega: “Prima che fossero disponibili il processo Bizen, il transistor Zpolar e la logica ZTL, chip altamente performanti come 5G e RISC-V potevano essere prodotti solo in impianti come quelli del colosso taiwanese TSMC, che controlla la maggior parte della produzione di semiconduttori a elevate prestazioni. Ora, le fabbriche di wafer britanniche e altre del mondo occidentale possono essere di nuovo competitive, e anche oltrepassare i colossi taiwanesi e coreani, al tempo stesso garantendo al meglio gli interessi nazionali”.
I quattro ITM sono:
- ITM180, che permette di ottenere chip ZTL con le prestazioni di chip CMOS da 180 nm utilizzando impianti da 1 micron;
- ITM35, che consente di produrre circuiti integrati equivalenti a quelli CMOS da 35 nm in fabbriche di wafer con nodi di processo da 180 nm;
- ITM5, che permette di conseguire prestazioni equivalenti ai circuiti integrati CMOS da 5 nm mediante stepper da 28 nm;
- ITMSubnm, che consentirà alle attuali fabbriche di wafer da 3 nm all’avanguardia di ottenere dimensioni straordinarie, inferiori al nanometro, ossia dell’ordine di alcuni angstrom.
Nell’ITM selezionato si utilizza VHDL, per ottenere sia il processo di riferimento (POR, Process Of Reference) che il GDSii affinché le fabbriche di wafer possano produrre il circuito integrato che ne risulta. L’infografica mostra questo processo.
“Sappiamo che i progressi della tecnologia CMOS si estenderanno almeno fino al 2036 con le geometrie dei dispositivi che si ridurranno a 2 angstrom”, dice ancora Summerland. “È importante tenere presente che CMOS indica una logica, MOS un tipo di transistor. Anche i CFET sono realizzati impilando nMOS e pMOS. La tecnologa Bizen/ZTL costituisce un enorme passo avanti e renderà ridondanti altri approcci complessi. I transistor Zpolar non dipendono dalla struttura unipolare del CMOS, avvantaggiandosi invece di un ingresso intrinsecamente istantaneo e di dimensioni verticali ridotte al minimo. Poiché i circuiti integrati sono così tanto più semplici da produrre e/o è possibile fabbricare un numero maggiore di chip per wafer, stiamo anche risolvendo la crisi dei semiconduttori e al contempo eliminando la nostra dipendenza dall’estero”.
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