IMECin tiekartta: Alle yhden nanometrin prosessiteknologiat vuoteen 2040 asti

IMECin tiekartta: Alle 1 nm sirut 2034 – Mooren laki elää?
© D. Novikov

IMECin tuorein tiekartta paljastaa, että alle yhden nanometrin prosessiteknologioita saadaan odottaa vuoteen 2034 asti. Tutkimuskeskuksen pitkän aikavälin ennusteet logiikkapiirien kehityksestä 2020-luvulta 2040-luvulle vahvistavat Mooren lain olevan yhä hengissä, joskin etenemisvauhti on selvästi hidastunut aiemmasta.

Lähivuosien katseet kohdistuvat nanosheet Gate-All-Around -transistoreihin, ja 2 nm:n N2-solmu on näistä ensimmäinen suuri etappi. Pidemmällä tähtäimellä horisontissa häämöttävät jo ångström-luokan solmut, kuten A14 ja A10. On syytä muistaa, että nämä merkkipaalut kertovat ennen kaikkea siitä, milloin taustateknologiat pitäisi saada valmiiksi – eivät siitä, milloin valmiit tuotteet rantautuvat markkinoille.

Alle nanometrin tuotantoon päästäneen arviolta 2034. Ratkaiseva innovaatio on CFET-transistori, jossa p- ja n-kanavat pinoutuvat päällekkäin. Ensimmäinen askel tässä perheessä olisi A7-solmu (0,7 nm), josta edettäisiin noin 2036 A5:een ja vuoteen 2040 mennessä A3:een.

Vielä pidemmälle tulevaisuuteen katsottaessa 2040-luku tuonee mukanaan uusiin materiaaleihin perustuvat 2D FET -transistorit. IMECin arvion mukaan ne muodostavat perustan A2-solmulle (0,2 nm) noin 2043, ja jopa alle 0,2 nm:n ratkaisuja saatetaan nähdä 2046. On kuitenkin selvää, että tällaiset pitkän aikavälin arviot ovat väistämättä spekulatiivisia ja voivat vielä muuttua.

Pelkät uudet transistoriratkaisut eivät kuitenkaan riitä viemään kehitystä eteenpäin. IMEC painottaa 2.5D- ja 3D-paketointien, sirupalikoiden (chiplets), kehittyneiden liitosmateriaalien, integroitujen jännitesäätimien ja aiempaa fiksumman virransyötön kasvavaa merkitystä. Kaikki nämä rakennuspalikat yhdessä ajavat seuraavaa aaltoa tekoälykiihdyttimissä, suurteholaskennan järjestelmissä ja tulevaisuuden prosessoreissa.