Новые транзисторы GAA приближают Китай к 3-нм техпроцессу, однако есть нюанс

Исследователи из Китайской академии наук (CAS) создали революционные транзисторы (GAA) с кольцевым затвором, способные обеспечить производительность на уровне 3-нм технологического процесса.

Однако ограничения, связанные со средним и конечным этапами производства (MEOL), серьезно сдерживают прорыв Китая в сфере производства микросхем. Использование этих транзисторов может позволить китайским компаниям добиться прогресса с помощью устаревшего оборудования DUV-литографии.

Транзисторы работают как крошечные переключатели электрического тока. Они быстро включают и выключают ток, имитируя двоичную систему нулей и единиц. Типичная микросхема содержит миллиарды транзисторов.

Более старые FinFET-транзисторы имеют форму вертикального плавника. Транзисторы GAA, напротив, охватывают электрический сигнал со всех сторон и обеспечивают значительно лучший контроль над потоком электрического тока. В CAS отмечают, что эти транзисторы достигли коэффициента включения-выключения свыше 500 000. Это означает, что величина электрического тока, протекающего через переключатель во включенном состоянии, в 500 000 раз больше по сравнению с тем, когда переключатель выключен. Это обеспечивает превосходное управление и практически исключает утечку тока.

В CAS также утверждают, что транзисторы были изготовлены с помощью установок для DUV-литографии. Как правило, света, излучаемого при DUV-литографии, недостаточно для создания микросхем по 3-нм техпроцессу.

Однако многослойное травление для получения более тонких микросхем и иммерсионная DUV-литография с использованием сверхчистой воды для повышения разрешения лазера, могут применяться для производства микросхем по 7-нм технологическому процессу. В CAS утверждают, что новые транзисторы открывают путь к производительности, сопоставимой с 3-нм технологическим процессом.

В производстве микросхем процесс Front-End-Of-The-Line (FEOL) отвечает за создание транзисторов. Новые транзисторы GAA позволяют уменьшить плотность их размещения и сохранить производительность, сопоставимую с более плотной архитектурой транзисторов FinFET.

Процесс среднего уровня Middle-End-Of-The-Line (MEOL) охватывает металлические соединения, которые связывают каждый транзистор с общей схемой. Этот процесс предполагает травление чрезвычайно точных канавок или каналов, которые заполняются металлом.

The Back-End-Of-The-Line (BEOL) отвечает за все внешние слои металлической проводки, соединяющие компоненты микросхемы. Самый нижний металлический слой M0 изготовить сложнее всего. Он самый тонкий из всех и расположен ближе всего к транзисторам.

But once FEOL fin pitch can be relax by GAA, then even SMIC poly pitch is constrained by MEOL, the cell height can be shrink by reducing the M0 track number from 5 (N+3) to 4.

So G57H198 or G54H198 (density 137.8, N5 class) could be achieved:https://t.co/GyptbG09it https://t.co/wlDQEzOBr9

— aog T (@Taog_1575) September 17, 2026

По словам одного из экспертов, контактные каналы и отверстия MEOL и BEOL M0 представляют наибольшую проблему для ведущего китайского производителя полупроводников SMIC, поскольку усовершенствованные транзисторы GAA практически не упрощают процессы MEOL и BEOL. Расстояние между затворами также определяется сложностью процесса MEOL.

Однако если инженерам SMIC удастся уменьшить шаг размещения ребер (fin pitch), это позволит уменьшить высоту логических ячеек и перейти от 5-дорожной к 4-дорожной конфигурации слоя M0. Благодаря этому можно будет начать использовать логические ячейки “G57H198” или “G54H198” с плотностью 137,8 МТр/мм², что примерно соответствует плотности 5-нм техпроцесса TSMC.

Фактически, благодаря применению новых транзисторов Благодаря технологии GAA и уменьшению высоты логических ячеек SMIC может обеспечить более высокую плотность компоновки — даже несмотря на сложности при формировании средних и нижних слоев металлических соединений, — потенциально достигая уровня производительности, эквивалентного 5-нанометровой технологии.

Источник: Wccftech