IBM은 2023년 IEEE 국제 전자 장치 회의(IEDM)에서 질소의 끓는점인 77켈빈(-196°C)에서 성능을 거의 100% 향상시키는 나노시트 트랜지스터 개념을 시연했습니다. 액체질소의 제조, 안전한 운송, 저장 및 사용이 상대적으로 산업화되고 대규모화되었다는 점을 고려할 때, 이번 연구 개발 성과는 액체질소 냉각 조건에서 최고의 성능을 달성할 수 있는 새로운 유형의 칩을 열 수 있습니다.
차세대 인공지능 고성능 컴퓨팅 가속기는 데이터센터를 위한 새로운 냉각 솔루션을 개발하기만 하면 액체질소 환경에서 성능을 즉시 두 배로 늘릴 수 있습니다.
나노시트 트랜지스터는 16nm부터 반도체 파운드리 개발을 주도해 왔으며 3nm에서는 기술적 한계에 도달할 수 있는 FinFET(핀 전계 효과 트랜지스터) 진화의 다음 단계입니다. 나노시트는 TSMC N2 및 Intel 20A와 같은 2nm 노드에서 데뷔할 것으로 예상됩니다.
77K의 작동 온도에서 IBM의 나노시트 장치는 전하 캐리어의 산란이 적어 전력 소비를 줄여 성능을 거의 두 배로 늘린다고 합니다. 산란을 줄이면 와이어의 저항이 낮아져 전자가 장치를 더 빠르게 통과할 수 있습니다. 전력 소비를 줄이면서 장치는 주어진 전압에서 더 많은 전류를 구동할 수 있습니다. 또한 냉각은 켜짐 위치와 꺼짐 위치 사이에서 장치의 감도를 향상시키므로 두 상태 사이를 전환하는 데 필요한 전력이 줄어들어 전력이 절감됩니다. 전력 소비 감소는 트랜지스터 폭을 줄여 트랜지스터 밀도를 높이거나 칩 크기를 축소할 수 있음을 의미합니다.
현재 IBM은 소스와 드레인 사이에 전도성 경로를 형성하는 데 필요한 전압인 트랜지스터의 문턱 전압에 대한 기술적 문제를 해결하기 위해 고군분투하고 있습니다.