Por exemplo, uma fábrica equipada com steppers fotolitográficos de 180 nm — como a Newport Wafer Fab, a maior fábrica de semicondutores do Reino Unido, que está no centro de uma guerra política e comercial devido à sua proposta de venda a proprietários estrangeiros — poderia agora produzir dispositivos ZTL com o desempenho (tamanho, velocidade e características) do CMOS de 35 nm, implementando o ITM35... a um custo muito mais baixo.
Segundo David Summerland, CEO da SFN: "Até ao aparecimento do Bizen, do transístor Zpolar e da lógica ZTL, os chips de alto desempenho para aplicações como o 5G e o RISC-V só podiam ser produzidos em instalações como a da gigante taiwanesa TSMC, que controla a maior parte da produção mundial de semicondutores de alto desempenho. Agora, o Reino Unido e outras fábricas ocidentais podem voltar a ser competitivas e até mesmo superar as gigantes taiwanesas e coreanas, ao mesmo tempo que salvaguardam os melhores interesses nacionais e a propriedade intelectual."
A SFN está a lançar quatro ITMs: ITM180, que permite o fabrico de chips ZTL com desempenho CMOS de 180 nm utilizando equipamentos de um mícron; ITM35, que permite o fabrico de circuitos integrados equivalentes a CMOS de 35 nm em fábricas com um processo de 180 nm; ITM5, que possibilita o alcance do desempenho CMOS de 5 nm a partir de steppers de 28 nm; e ITMSubnm, o que significa que as principais fábricas de 3 nm atuais poderão oferecer incríveis capacidades subnanométricas, de acordo com Angstrom. O VHDL é então transferido para o ITM escolhido, que fornece às fábricas tanto o POR (Processo de Referência) como o GDSii para o CI resultante. O infográfico ilustra este processo.
Infografia: A Máquina do Tempo da Infraestrutura Bizen (ITM).
No eixo da esquerda, vemos os nós de fabrico CMOS a recuar no tempo desde o estado atual de 3nm. Cada linha representa aproximadamente uma década. O eixo da direita mostra o nó CMOS necessário para alcançar o desempenho oferecido pela combinação do transístor Zpolar e da Lógica de Túnel Zpolar (ZTL) do processo de wafer Bizen. O número crescente de cones ilustra como os mercados se expandiram a cada década, desde as aplicações informáticas de há 60 anos até aos dias de hoje, onde o microchip é omnipresente e utilizado em tudo, desde a IoT, veículos elétricos, comunicações e bens de consumo até à defesa e outras instalações nacionais sensíveis e estratégicas. As fábricas de chips podem utilizar nós de processo ITM para empregar um nó de processamento equivalente a CMOS mais antigo para produzir chips baseados em ZTL que oferecem aumentos de desempenho de várias ordens de grandeza em relação aos seus equivalentes CMOS agora obsoletos. Os designers de chips trazem o VHDL para a IMT selecionada (com base nos requisitos de desempenho). O IMT, que contém as bibliotecas de dispositivos (LIBs) totalmente caracterizadas e o kit de desenvolvimento de processos (PDK), fornece tanto a referência de processo (POR) como a informação GDSii para o fabrico de chips ZTL.
A Bizen
aplica a mecânica quântica a qualquer tecnologia de processo de wafer. Os chips ZTL da Bizen requerem um número significativamente menor de camadas de processamento, permitindo o fabrico de dispositivos complexos em instalações de grande geometria em todo o mundo. Summerland explica: "Uma fábrica de 180 nm que utiliza o ITM35 para fabricar chips ZTL com um desempenho equivalente a um CMOS de 35 nm terá dez vezes menos etapas de processamento do que um processo CMOS de 35 nm, resultando numa redução de dez vezes no tempo de produção. Isto traduz-se num aumento de 40 a 50 vezes no lucro líquido para a fábrica convertida para a tecnologia Bizen. Ao mesmo tempo, isto contribui enormemente para resolver a escassez de semicondutores."
Embora seja uma tecnologia nova, o processo Bizen pode ser executado em tecnologias de processo de silício padrão, utilizando equipamento de processamento CMOS padrão. O Bizen está em desenvolvimento há quatro anos numa instalação no Reino Unido, e a SFN produziu wafers de teste "padrão de ouro", que foram caracterizados. Os dados de caracterização extraídos foram inseridos numa base de dados JMP e utilizados para produzir modelos SPICE que são executados no ambiente de design Cadence, correspondendo aos resultados do fluxo de processo de wafer da Synopsis.
Summerland continua: “Sabemos que os caminhos da tecnologia CMOS se estendem pelo menos até 2036, com geometrias de dispositivos até dois angstroms. É importante compreender que o CMOS é lógico, o MOS é um transístor. Mesmo os CFET são nMOS e pMOS empilhados. O Bizen/ZTL é um enorme passo em frente e tornará outras abordagens complexas redundantes. Os transístores Zpolar já não dependem da estrutura unipolar do CMOS, aproveitando uma entrada de disparo por fio inerente e um tamanho vertical minimizado. Acreditamos que a melhor descrição da combinação do processo de wafer Bizen, do transístor Zpolar e da lógica de tunelamento Zpolar (ZTL) é uma “máquina do tempo”: com esta tecnologia, os designers de circuitos integrados podem recuar 10 anos em termos de fabrico e avançar 10 anos, ou mais, em termos de desempenho, com os dispositivos ZTL que fabricam. “resolvendo a crise de escassez de semicondutores e, ao mesmo tempo, com o tempo, eliminando a nossa dependência das potências estrangeiras e das suas estradas. Para onde vamos, não precisamos de estradas".
O Bizen está patenteado e foi desenvolvido no Reino Unido pela Search For The Next (SFN). Para mais detalhes sobre a Bizen, ZTL e SFN, visite https://www.wafertrain.com/blog
