Gate-all-around, la estructura de transistores cilíndricos con la que Samsung quiere llegar a los 3 nanómetros en 2020

De igual forma que Ant-Man demostró, en su película en solitario, que se podía romper la barrera subatómica a la hora de reducir su cuerpo, el mundo de los semiconductores lleva años empujando el límite teórico del silicio. Demostrando que las suposiciones iniciales eran incorrectas, y que el material es capaz aún de servir de base para los procesadores de muchas más generaciones.

Pero tan importante o más es el tamaño de los transistores, que este año llegará a los 7 nanómetros en el entorno móvil, como la forma en la que éstos se engarzan. Las conexiones entre los mismos, que han de ser eficientes para ganar velocidad y producir la menor cantidad de electrones perdidos posible. Ahí es donde Samsung quiere entrar con una nueva estructura, la conocida como gate-all-around que les permitirá "bajar" hasta los 3 nanómetros en el año 2022.

Gate-all-around, hagamos transistores cilíndricos

El engarce entre los transistores de un procesador es lo que a día de hoy conocemos como FinFET, con sus distintas versiones y acepciones. Aunque este nombre sólo corresponde a la última generación de conexiones, la que consiste en un sistema de "sandwich" ampliado que envuelve el transistor tanto por los laterales como por la parte superior, ofreciendo tres salidas a la conducción de los electrones en el caso del FinFET.

Con el nuevo roadmap filtrado de Samsung, se aprecia que el fabricante quiere implementar el sistema gate-all-around para lograr semiconductores con transitores de 3 nanómetros para el próximo año 2020. Aunque lo interesante no es la propia llegada a los 3 nanómetros, algo que ocurrirá sí o sí en el futuro, sino el propio funcionamiento de este nuevo sistema de engarce que dejará obsoleto al actual FinFET.

El gate-all-around, cuya llegada se pronosticaba ya para la generación de los 7 nanómetros pero que aún tendrá que esperar algunos años, debe llegar para reemplazar al actual FinFET, que lleva en activo desde al año 2011. El actual sistema permite hasta tres salidas de energía para los transistores mientras que el GAA habilitará cuatro o más salidas, en función de la estructura del procesador.

¿Cómo lo logrará? Con la construcción de transistores cilíndricos que llevarán una funda del mismo tipo, la GAA de la que hablamos, y que permitirá que la energía se distribuya hacia otros transistores de forma tridimensional. Los procesadores podrán, por tanto, tener una estructura de capas y, dependiendo de su complejidad, operar a unas velocidades u otras.

Mejor comportamiento electrostático que el FinFET

El nuevo sistema de transistores y puertas cilíndricas debe contribuir, entre otras cosas, a ofrecer un mejor comportamiento electrostático, lo que habilitará un transporte de electrones más seguro y veloz, ofreciendo al mismo tiempo una mayor potencia de procesamiento y un mayor ahorro energético, aunque obligará a cambiar la estructura interna de los propios semiconductores.

Aunque no todas las predicciones en cuanto al funcionamiento del GAA son tan halagüeñas. Ya hay quien afirma que el nuevo sistema producirá una resistencia mayor que el actual FinFET, cilíndrico frente a plano, y que las superficies de fricción aumentadas no beneficiarán a un mejor funcionamiento de los procesadores.

Sea como fuere, Samsung ha incluido el nuevo sistema de puertas cilíndricas, el gate-all-around, en sus planes de futuro y pretende ponerlos en circulación para alcanzar los 3 nanómetros en el año 2022. Aunque, viendo cómo se mueve el mercado de los procesadores, tal vez todo se precipite y llegue antes de lo previsto. Como la litografía ultravioleta extrema, que se esperaba para más adelante pero que llegará este año con los 7 nanómetros de Samsung.

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