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垂直GAA晶体管打造最小SRAM

时间：2018-05-30 10:23来源：半导体行业观察

摘要：00205mm2和00184mm2的6T-SRAM单元采用由Unisantis开发的垂直gate-all-around(GAA)晶体管，可望成为打造明日先进芯片的建构模块。

新创公司Unisantis与Imec研究机构联手，打造出号称至今最小的SRAM单元。0.0205mm2和0.0184mm2的6T-SRAM单元采用由Unisantis开发的垂直gate-all-around (GAA)晶体管，可望成为打造明日先进芯片的建构模块。
　　
这项开发工作是Imec年度技术论坛开幕当日的少数几项新发布之一。其他新闻还包括透过蓝牙实现更精确的室内定位、高密度的芯片实验室(lab-on-a-chip)以及无需摄影机的眼动追踪方法，而这些都是由Imec独自开发的成果。
　　
由Unisantis和Imec共同组成的研究团队使用该新创公司所谓的环绕闸极晶体管，其最小间距为50奈米(nm)。该设计适用于5-nm SRAM，但不适合逻辑单元，因为它需要3个晶体管，才能提供单个FinFET的性能。
　　
Unisantis的设计类似于一般被称为垂直奈米线的设计，这可说是未来几年的候选晶体管。他们可望显著减少芯片面积——而且是CMOS微缩的最后进展领域之一。
　　
多年来，大多数研究人员都认为垂直晶体管的挑战阻碍了其于商用芯片中的实际应用。特别是Unisantis的设计还需要更高2～3倍的性能，才足以与FinFET逻辑竞争。FinFET预计将微缩至采用将在2020年量产的5nm节点。横向GAA晶体管——有时被为奈米片(nanosheet)、奈米线(nanowire)或奈米板(nanoslab)，普遍预期将在3nm节点成为其后续产品。
　　
Unisantis技术长Fujio Masuoka在1980年代时曾经是东芝公司(Toshiba)的NAND先驱。其新创公司明确地瞄准先展开下一代晶体管的开发，期望它有朝一日在明日半导体扮演更重要的角色。
　　
今年2月，三星(Samsung)介绍了具有0.026-mm2位元单元的6T 256-Mbit SRAM，采用FinFET和极紫外光微影(EUV)技术制造，这是当时最小的元件。该韩国巨擘表示已在测试该设计的芯片，并有信心成为第一个商用化应用EUV的计划。
　　
Unisantis的设计于对三星的开发工作带来了重大的影响，当时并超越了芯片巨擘英特尔(Intel)的工作进展。根据Imec，使用EUV，Unisantis的晶体管能以相当于FinFET SRAM的成本，在5nm制程进行制造。
　　
然而，市场观察人士指出，「这并不是一项可在像Imec这样的小型研究机构中执行的简单研究计划。你需要具备从晶体管到完成设计的制造规模，以及具有一定的经济规模足以让任何事情上都易于销售，而不是损失。」

图：Unisantis和Imec宣称开发出比三星、英特尔和台积电更小的SRAM位元单元（来源：Imec）

　　
蓝牙室内定位准确度达30cm范围
此外，Imec还发布了一款软件，采用时间和相位数据估算飞行时间(ToF)信息，透过蓝牙提供高达30公分(cm)的室内定位准确度。目前的技术使用信号强度来提供3到5公尺的精度。
　　
该软件可以得以让蓝牙与来自DecaWave等公司的超宽带芯片室内精确度竞争。其目标在于以更低的成本提供类似的准确度，并将蓝牙广泛整合至智能型手机中。
　　
Imec并在Atmel 802.15.4和恩智浦(NXP)的蓝牙参考设计上展示其软件。它执行于Arm Cortex M4F上，并使用不到32 Kbits的ROM和64 Kbits RAM。
　　
研究人员正为修改蓝牙米兰(Bluetooth Milan)协议的下一代版本提议修改，以便广泛使用其技术。该标准流程可能需要大约一年的时间。同时，拥有蓝牙链接两端的用户可以在其连接上启用软件。
　　
另外，Imec正与合作伙伴合作，在不增加硬件要求的情况下为设计添加加密和身份验证功能。该技术可将蓝牙定位能作为汽车等各种系统的数位锁，从而可能取代NFC。此外，Imec还创造了一款高阶的实验室芯片，将16,384个电极阵列与16孔微流阵列结合在一起。