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不止處理器完勝 台連論文發表都領先

中央商情網/ 2015.12.22 00:00
(中央社記者林孟汝台北2015年12月22日電)蘋果iPhone 6s 和6s Plus首度由台積電和三星兩家廠商代工蘋果的處理器A9,網友實測台積電生產的處理器完勝,不僅速度快較省電,原因就在製程的優越性,連論文發表都領先。

在2015年底舉行的全球最重要的頂尖電子元件國際會議「國際電子元件會議」(International ElectronDevices Meeting, IEDM)中,比利時IMEC(20篇)、美國IBM(10篇)、台積電(7篇),國研院奈米元件實驗室(6篇)論文,以及美國Intel(5篇)等單位,同列今年度的發表數領先團隊。

其中,成立至今20餘年的國家實驗研究院奈米元件實驗室以「奈米級菱形鍺高速通道技術」、「原子級二硫化鉬二維通道技術」等兩項次5奈米世代前瞻元件技術研發為主的6篇論文中的兩篇更獲選為大會的焦點論文。

研究員陳旻政表示,手機上的處理器只有姆指大小,卻要放上10億顆的電晶體,根據摩爾定律,積體電路(IC)上可容納的電晶體數目,每18至24個月會增加一倍,電晶體會不斷縮小,電晶體中的電流通道寬度也必須持續變窄。

全世界最先進的IC量產技術,是生產電流通道寬度僅14奈米的IC,而在實驗室中,則已經在研究電流通道寬度僅5奈米的IC。然而這已逼近矽材料的物理極限,將導致摩爾定律無法延續。

他說,縮小電晶體的目的在於讓電流的行進通道縮短,減少電流傳輸所需時間,也減少電流傳輸過程中消耗的能量;就像都更一樣,要想辦法在一定的面積裡放上更多的電晶體,還要更具效率及省電。

奈米元件實驗室蝕刻出的「奈米級菱形鍺通道結構」,可將鰭式電晶體三個面向的電流通道,拓展為最多四個高速傳輸面向,並在製程中去除掉通道介面的缺陷,降低元件操作時可能產生的電能量損耗,可使電流傳輸速度提高一倍,大幅提升電晶體特性。

另外,國研院奈米元件實驗室創世界之先,將厚度僅4奈米(6層二硫化鉬分子)的二維二硫化鉬與鰭式電晶體結構整合,開發出全球第一顆二維二硫化鉬通道的鰭式電晶體元件,搭配特殊的背閘極設計,以「雙閘極」減少漏電流情形,可使用電量減少一半。

陳旻政舉例,石子路改鋪柏油可讓車子跑得更快,但如果鋪上PU材質就可快慢控制自如,效能更佳。漏電流問題解決等於本來要兩天充電一次的可改成四天才充電,且可解決Android系統手機充電或使用過長會過熱的問題。

他說,實驗室領先全球的相關研究突破,可望為國內產學研界在後矽時代前瞻元件研發服務平台奠定重要基礎,且國內的碩博士級高階技術人力,可先行在實驗室學習,縮短進入業界的適應時間,維繫台灣半導體產業的競爭力。

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