Jos haluat syventää tärkeän osan laskentateknologiaa nykyaikaisista älypuhelimista edistyneisiin pöytätietokoneisiin, sinun on ymmärrettävä FinFET-tekniikka.
Mikä on FinFET?
FinFET on teknologinen innovaatio, jonka ansiosta siruvalmistajat, kuten Samsung, TSMC, Intel ja GlobalFoundries, ovat voineet kehittää pienempiä ja tehokkaampia sähkökomponentteja. Se on niin tärkeä osa nykyaikaista sirusuunnittelua, että sitä käytetään niiden perustana olevien prosessisolmujen markkinoinnissa. Yksi esimerkki on 7 nanometrin (nm) FinFET-prosessitekniikka AMD:n kolmannen sukupolven Ryzen-suorittimien ytimessä. Viime vuosina Nvidia on käyttänyt Pascal-arkkitehtuuriin perustuvissa 10-sarjan näytönohjaimissaan TSMC:n 16 nm FinFET-teknologiaa ja Samsungin 14 nm FinFET-tekniikkaa.
Tekninen katsaus FinFET-teknologiaan
Teknisellä tasolla FinFET eli ripakenttätransistori on erityinen metallioksidipuolijohdetransistori (MOSFET). Siinä on kaksi- tai kolminkertainen porttirakenne, joka mahdollistaa paljon nopeamman toiminnan ja suuremman virrantiheyden kuin perinteiset mallit. Tämä johtaa myös alhaisempiin jännitevaatimuksiin, mikä tekee FinFET-suunnittelusta paljon energiatehokkaamman. Vaikka ensimmäinen FinFET-transistorimalli kehitettiin 1990-luvulla nimellä Depleted Lean-channel Transistor tai DELTA Transistor, termi FinFET keksittiin vasta 2000-luvun alussa. Se on eräänlainen lyhenne, mutta nimen «evä»-osa ehdotettiin, koska sekä MOSFETin lähde- että valuma-alue muodostavat evät piipinnalle, jolle se on rakennettu.
FinFET kaupalliseen käyttöön
Ensimmäinen kaupallinen käyttö FinFET-teknologiaa käytettiin TSMC:n vuonna 2002 valmistamalla 25 nm nanometrin transistorilla. Se tunnettiin «Omega FinFET» -suunnitteluna, ja tätä ideaa toistettiin seuraavina vuosina, mukaan lukien Intelin Tri-Gate-variantti, joka otettiin käyttöön vuonna 2011 22nm Ivy Bridge -mikroarkkitehtuurillaan. AMD väitti myös työskentelevänsä samanlaisen tekniikan parissa 2000-luvun alussa, vaikka siitä ei oikeastaan tullut mitään. Kun AMD myi osuutensa GlobalFoundriesista vuonna 2009, yhtiön tuote- ja valmistusosasto katkaistiin pysyvästi. Vuodesta 2014 alkaen kaikki suuret siruvalmistajat – mukaan lukien GlobalFoundries – alkoivat käyttää 16nm- ja 14nm-teknologiaan perustuvaa FiNFET-teknologiaa, mikä lopulta pienensi solmun koon 7nm:iin uusimmilla iteraatioilla. Vuonna 2019 teknologinen lisäkehitys on mahdollistanut FinFET-porttien pituuden vieläkin suuremman lyhennyksen, mikä on johtanut 7 nm:iin. Muutaman vuoden kuluttua saatamme nähdä jopa 5 nm:n prosessiteknologiaa tehokkaampien ja tehokkaampien prosessorien, näytönohjainten ja System on Chip (SoC) -järjestelmän luomiseksi. Nämä solmukoot ovat kuitenkin likimääräisiä useimmissa tapauksissa eivätkä aina suoraan verrattavissa TSMC:n ja Samsungin uusimpaan 7 nm teknologiaan, jonka sanotaan olevan suunnilleen verrattavissa Intelin 10 nm prosessiin.