CasFET, un nuovo tipo di transistor per CPU più potenti e che consumano meno?

CasFET, cascade field effect transistor, è un nuovo progetto che potrebbe aiutare i produttori di semiconduttori a realizzare transistor più piccoli, che consumano meno energia e che funzionano con tensioni minori. Di conseguenza, l'innovazione potrebbe portare a CPU più potenti in grado di consumare meno.

A sostenere questa novità è Tillmann Kubis, ingegnere della Purdue University, insieme al collega James Charles. Secondo Kubis, i transistor odierni "hanno bisogno di una corrente ON sufficientemente alta e di una corrente OFF abbastanza bassa, con una differenza abbastanza piccola per passare tra le due. Queste sfide hanno rallentato significativamente il downscaling dei transistor negli ultimi otto anni, rendendo sempre più difficile l'introduzione di generazioni di CPU più potenti".

Un problema la cui risoluzione, a detta dei due ricercatori, troverebbe risposta nella tecnologia CasFET, ovvero un nuovo metodo di commutazione simile agli effetti osservati nei laser a cascata quantistica.

"CasFET è un approccio più generale rispetto alla tecnologia dei transistor che abbiamo sviluppato diversi anni fa. Offre maggiore flessibilità nella scelta dei materiali e delle impostazioni di tensione", ha aggiunto Kubis. "In termini tecnici, CasFET non richiede il band-to-band tunneling (BTBT). Per questo motivo, i progettisti di semiconduttori potrebbero essere in grado di sviluppare transistor più efficienti dal punto di vista energetico e in grado di commutare più rapidamente".

L'aspetto fondamentale di questa struttura è un superlattice perpendicolare (una struttura periodica di strati di due materiali) alla direzione di trasporto del transistor che consente stati a cascata commutabili.

Kubis e Charles stanno lavorando per sviluppare un prototipo di CasFET e non sono ancora pronti a entrare nei dettagli di questa soluzione, per la quale è stata presentata richiesta di brevetto all'USPTO, l'ufficio brevetti USA. "Una volta che verranno mostrati gli obiettivi prestazionali, continueremo con la definizione del progetto concreto di un prototipo di CasFET", ha affermato Kubis.

Al momento i produttori di microchip sembrano orientati su altre soluzioni per il dopo FinFET: si parla ad esempio di Gate All Around FET (GAAFET), con Samsung in prima fila con una propria implementazione chiamata MBCFET, acronimo di Multi Bridge Channel FET.

L'azienda sudcoreana punta a implementare il canale come un foglio orizzontale, aumentandone il volume e ottenendo vantaggi sia per quanto concerne le prestazioni che lo scaling. Si tratterebbe di un progetto altamente personalizzabile, che agendo sull'ampiezza del nanofoglio (nanosheet) consentirà di intervenire su consumi e prestazioni, adattando quindi il design a seconda del mercato. Questa novità dovrebbe debuttare insieme al processo produttivo a 3 nanometri.

Intel ha recentemente rinnovato la propria roadmap di processi produttivi, indicando l'arrivo nel 2024 con il processo Intel 20A dei RibbonFET, transistor con gate su tutti i lati. Questa tecnologia offrirà velocità di commutazione dei transistor più elevate a parità di corrente di azionamento rispetto a chip con molteplici alette, ma con un ingombro più ridotto.

Intanto se volete restare al passo con ciò che offre il mercato delle CPU vi invitiamo a consultare la guida sui migliori processori, dove trovate le migliori proposte suddivise per casi d'uso.