Нові транзистори GAA наближають Китай до 3-нм техпроцесу, однак є нюанс

Дослідники з Китайської академії наук (CAS) створили проривні транзистори (GAA) з круговим затвором, здатні забезпечити продуктивність на рівні 3-нм техпроцесу. 

Проте обмеження, пов’язані з середнім та кінцевим етапом виробництва (MEOL) накладають серйозні обмеження на прорив Китаю у виробництві мікросхем. Використання цих транзисторів може дозволити китайським компаніям досягти прогресу з використанням застарілих установок DUV-літографії.

Транзистори працюють як крихітні перемикачі електричного струму. Вони швидко вмикають й вимикають струм, імітуючи двійкову систему нулів та одиниць. Типова мікросхема містить мільярди транзисторів.

Старіші FinFET-транзистори мають форму вертикального плавця. Транзистори GAA навпаки охоплюють електричний сигнал з усіх боків й забезпечують значно кращий контроль над потоком електричного струму. В CAS зазначають, що ці транзистори отримали коефіцієнт вмикання-вимикання понад 500 000. Це означає, що величина електричного струму, який протікає через перемикач у ввімкненому стані, у 500 000 разів більше порівняно з тим, коли перемикач вимкнений. Це забезпечує чудове керування й практично усуває виток струму. 

В CAS також стверджують, що транзистори були виготовлені за допомогою установок DUV-літографії. Зазвичай світла, що випромінюється під час DUV-літографії, недостатньо для створення мікросхем за 3-нм техпроцесом.

Однак багатошарове травлення для отримання тонших мікросхем та імерсійна DUV-літографія з використанням надчистої води для збільшення роздільної здатності лазера, можуть бути використані для виробництва мікросхем за 7-нм техпроцесом. В CAS переконують, що нові транзистори відкривають шлях до продуктивності, порівняної з 3-нм техпроцесом.

У виробництві мікросхем процес Front-End-Of-The-Line (FEOL) відповідає за створення транзисторів. Нові транзистори GAA дозволяють зменшити щільність їх розміщення й зберегти продуктивність, порівняну з щільнішою архітектурою транзисторів FinFET.

Процес середнього рівня Middle-End-Of-The-Line (MEOL) охоплює металічні з’єднання, які з’єднують кожен транзистор з загальною схемою. Цей процес передбачає травлення надзвичайно точних канавок або каналів, які заповнюються металом.

The Back-End-Of-The-Line (BEOL) відповідає за всі зовнішні шари металевої проводки, які з’єднують компоненти мікросхеми. Найнижчий металевий шар M0 виготовити найскладніше. Він найтонший з усіх й найближче розташований до транзисторів. 

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

За словами одного з експертів, контактні канали та отвори MEOL та BEOL M0 представляють найбільшу проблему для провідного китайського виробника напівпровідників SMIC, оскільки вдосконалені транзистори GAA майже не спрощують процесів MEOL та BEOL. Відстань між затворами також визначається складністю процеса MEOL. 

Однак якщо інженерам SMIC вдасться збільшити крок розміщення ребер (fin pitch), це дозволить зменшити висоту логічних комірок й перейти від 5-доріжкової до 4-доріжкової конфігурації шару M0. Завдяки цьому можна буде почати використовувати логічні комірки “G57H198” або “G54H198” з щільністю 137,8 МТр/мм², що приблизно відповідає щільності 5-нм техпроцесу TSMC.

Фактично, завдяки застосуванню нових транзисторів GAA та зменшенню висоти логічних комірок SMIC може забезпечити вищу щільність компонування — навіть за труднощів під час формування середніх і нижніх шарів металевих з’єднань, — потенційно досягаючи рівня продуктивності, еквівалентного 5-нанометровій технології.

Джерело: Wccftech