新創公司Unisantis與Imec研究機構聯手,打造出號稱至今最小的SRAM單元。0.0205mm2和0.0184mm2的6T-SRAM單元採用由Unisantis開發的垂直gate-all-around (GAA)電晶體,可望成為打造明日先進晶片的建構模組。

這項開發工作是Imec年度技術論壇開幕當日的少數幾項新發佈之一。其他新聞還包括透過藍牙實現更精確的室內定位、高密度的晶片實驗室(lab-on-a-chip)以及無需攝影機的眼動追蹤方法,而這些都是由Imec獨自開發的成果。

由Unisantis和Imec共同組成的研究團隊使用該新創公司所謂的環繞閘極電晶體,其最小間距為50奈米(nm)。該設計適用於5-nm SRAM,但不適合邏輯單元,因為它需要3個電晶體,才能提供單個FinFET的性能。

Unisantis的設計類似於一般被稱為垂直奈米線的設計,這可說是未來幾年的候選電晶體。他們可望顯著減少晶片面積——而且是CMOS微縮的最後進展領域之一。

多年來,大多數研究人員都認為垂直電晶體的挑戰阻礙了其於商用晶片中的實際應用。特別是Unisantis的設計還需要更高2~3倍的性能,才足以與FinFET邏輯競爭。

FinFET預計將微縮至採用將在2020年量產的5nm節點。橫向GAA電晶體——有時被為奈米片(nanosheet)、奈米線(nanowire)或奈米板(nanoslab),普遍預期將在3nm節點成為其後續產品。

Unisantis技術長Fujio Masuoka在1980年代時曾經是東芝公司(Toshiba)的NAND先驅。其新創公司明確地瞄準先展開下一代電晶體的開發,期望它有朝一日在明日半導體扮演更重要的角色。

今年2月,三星(Samsung)介紹了具有0.026-mm2位元單元的6T 256-Mbit SRAM,採用FinFET和極紫外光微影(EUV)技術製造,這是當時最小的元件。該韓國巨擘表示已在測試該設計的晶片,並有信心成為第一個商用化應用EUV的計劃。

Unisantis的設計於對三星的開發工作帶來了重大的影響,當時並超越了晶片巨擘英特爾(Intel)的工作進展。根據Imec,使用EUV,Unisantis的電晶體能以相當於FinFET SRAM的成本,在5nm製程進行製造。

然而,市場觀察人士指出,「這並不是一項可在像Imec這樣的小型研究機構中執行的簡單研究計劃。你需要具備從電晶體到完成設計的製造規模,以及具有一定的經濟規模足以讓任何事情上都易於銷售,而不是損失。」

Unisantis 新創公司Unisantis和Imec宣稱開發出比三星、英特爾和台積電更小的SRAM位元單元(來源:Imec)

藍牙室內定位準確度達30cm範圍

此外,Imec還發佈了一款軟體,採用時間和相位數據估算飛行時間(ToF)資訊,透過藍牙提供高達30公分(cm)的室內定位準確度。目前的技術使用信號強度來提供3到5公尺的精度。

該軟體可以得以讓藍牙與來自DecaWave等公司的超寬頻晶片室內精確度競爭。其目標在於以更低的成本提供類似的準確度,並將藍牙廣泛整合至智慧型手機中。

Imec並在Atmel 802.15.4和恩智浦(NXP)的藍牙參考設計上展示其軟體。它執行於Arm Cortex M4F上,並使用不到32 Kbits的ROM和64 Kbits RAM。

研究人員正為修改藍牙米蘭(Bluetooth Milan)協議的下一代版本提議修改,以便廣泛使用其技術。該標準流程可能需要大約一年的時間。同時,擁有藍牙鏈接兩端的用戶可以在其連接上啟用軟體。

另外,Imec正與合作夥伴合作,在不增加硬體要求的情況下為設計添加加密和身份驗證功能。該技術可將藍牙定位能作為汽車等各種系統的數位鎖,從而可能取代NFC。此外,Imec還創造了一款高階的實驗室晶片,將16,384個電極陣列與16孔微流陣列結合在一起。

Glasses Imec的眼動追蹤眼鏡原型採用Datwyler的乾式電極

最後,Imec還展示了一款整合在眼鏡上的無相機眼動追蹤技術。它使用電子眼圖感測器來減輕重量、成本和功耗。這款智慧眼鏡則透過眨眼等眼動姿勢來提供控制系統的方式。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Startup, Imec Shrink SRAM Cells,by Rick Merritt)