Intel RibbonFET, a revolução dos transistores para CPU e GPU

Certamente a grande maioria de vocês não percebe o fato de que estamos à beira de uma encruzilhada, tanto quanto CPU e GPU estão preocupados. Não há muita margem, não há muito tempo e o que resta está se esgotando. É necessária uma mudança em um componente tão básico quanto o próprio conceito de computação: o transistor. Intel tem sua visão do problema e uma solução: esta será a Intel RibbonFET.

Intel RibbonFET

Para entender a solução, primeiro temos que estar atentos ao problema, entendê-lo e saber quais são os limites que vão nos marcar, então neste caso vamos começar por aí, com os problemas dos transistores hoje. Um transistor é a menor unidade elétrica que pode ser fabricada para um componente eletrônico, um elemento elétrico feito de semicondutores e gravado por scanners incrivelmente avançados usando um comprimento de onda em espelhos.

É basicamente um interruptor que se interliga entre dezenas de camadas de silício (via de regra) de tamanho muito pequeno e que tem uma função extremamente clara: alterar o fluxo da corrente que passa por ele, cedendo ou cortando-o. Cada corte ou degrau representa um zero ou um em binário e com o passar do tempo o que se conseguiu é melhorá-lo permitindo mais velocidade na mudança de estado, mais ou menos energia para essa mudança e mais ou menos eficiência quando deixar o passe atual.

Estamos nos aproximando da vanguarda da tecnologia de transistores

Como já pensamos, todo transistor possui uma série de designs que variam de acordo com o fabricante. A Intel tem sua visão, TSMC o mesmo e Samsung mais do mesmo, portanto, embora todos sejam mais ou menos copiados nos avanços, a implementação e as melhorias são diferentes.

Uma década atrás, a Intel lançou o transistor FinFET, que foi escolhido por todos os fabricantes, mas esse design está chegando ao fim por vários motivos. Com este tipo de transistor tínhamos um projeto flexível do mesmo, normalmente largo, onde várias portas o cruzavam, permitindo aos fabricantes controlar melhor a gestão de energia, soldagem e materiais de construção, além de continuar reduzindo seu tamanho em nanômetros.

O principal problema que temos é simples: não pode ser reduzido muito mais em tamanho, pois limitamos o espaço longitudinal e as portas de cada transistor não podem se juntar mais sem perder elétrons. A isso se deve acrescentar que a distância entre eles é tão minúscula que a soldagem e a interconexão exigem novos materiais e ligas tremendamente caros, alguns ainda experimentais, que garantem a passagem da energia e não acionam o preço.

Qual é a solução? Um novo tipo de transistor que permite não apenas mais camadas para conduzir a corrente, melhorar o controle, soldagem e eficiência, mas também reduzir a distância entre os transistores para Angstroms (unidade de medida molecular e atômica).

RibbonFET, a solução da Intel para o novo limite da litografia

Se você não pode continuar reduzindo o espaço e controlando todos os parâmetros sem acionar o custo, resta investigar um novo caminho. Este novo caminho na forma de uma nova arquitetura para o transistor é denominado GAA ou também conhecido como Gate-All-Around. A partir daqui, o conceito é dividido em três aspectos ou mesmo 4 (não é totalmente claro):

  • TSMC GAAFET .
  • Samsung MBCFET .
  • Intel FitaFET .
  • A Global Foundries está em um limbo com rumores, mas nada de concreto.

o que acontece aqui? Bem, como aconteceu com FinFET, GAA terá várias variantes, todas baseadas no mesmo conceito de transistor. Já falamos sobre Samsung MBCFET, GAAFET ainda não foi exposto como tal embora chegue com os 2 nm da empresa, então após a apresentação da Intel no seu Architecture Day 2021 e após revelar mais alguns detalhes, vamos conhecer a aposta do gigante azul: RibbonFET.

Transistor Intel Nanoribbon

O conceito é simples, mas difícil de implementar. Eles levam um transistor de largura flexível que vai sendo reduzido a cada salto litográfico e que permite que várias camadas, hoje chamadas de nanofolhas, folhas secas ou aletas pela indústria, sejam conectadas verticalmente no transistor em vez de horizontalmente. O que é alcançado? Bom, antes de mais nada, reduza bastante a largura do transistor, permite mais nanofolhas em uma superfície menor e, acima de tudo, um único Gate que vai controlar toda a energia da célula.

A eletrostática melhorou enormemente como a Intel mostrou em sua apresentação oficial, onde só temos que ver os tamanhos do Pitch Gate e do Gate Stack. Vai de 6 nm x 50 nm a 12 nm x 7 nm e com mais nanofolhas de controle e melhor soldadas.

Um projeto de nanofolhas variáveis ​​de acordo com as necessidades do transistor

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Aparentemente, e como vimos em vários documentos desde que a Intel falou sobre esse novo tipo de transistor, parece que a gigante azul pode coletar um número variável de nanofolhas por transistor.

Este detalhe é importante, pois à medida que a Intel vai baixando a litografia com base em melhores scanners EUV, ela poderá manter o mesmo número ou remover os necessários para otimizar cada Gate. Os documentos mostram de 2 a 5, mas na última folha de dados o número redondo parece ser 4. Mais barbatanas / nanofolhas exigem mais etapas para criar o transistor, portanto, aumenta o custo de cada chip, então possivelmente a Intel começará com um número por meio deles até que você tenha melhorado o controle de gravação e produção, materiais e soldas que permitem eliminar uma série de nanofolhas determinadas e reduzir custos sem comprometer a estabilidade, velocidade ou eficiência dos transistores.

Isso vai depender logicamente da altura do Portão e com ela do número de Lençóis que podemos instalar nele, pois agora em vez de estarmos cercados por três locais como acontecia no FinFET, cada extremidade é totalmente circundada pelo Portão, o que significa um lado é ideal, mas o outro torna difícil reduzir a altura entre as folhas.

Quando o Intel RibbonFET implementará em seus chips? Segundo a própria empresa em 2024, seguramente até ao final desse mesmo ano se tudo correr bem, embora se fosse um bom andamento poderíamos constatar em meados desse mesmo ano. Em qualquer caso, será seu processo litográfico 20A que o incluirá e irá competir com GAAFET da TSMC e MBCFET da Samsung . A Intel está tão confiante de que fará a diferença que já afirmou que liderará a indústria de semicondutores e sua tecnologia novamente em 2025 - sem dúvida, uma declaração de intenções.