Tên thế hệ không phải kích thước thật, và hướng đi tiếp theo

Ta cần thước đo đo được trên chip thật. Thước đầu là bước cổng, khoảng cách từ tâm một cổng tới tâm cổng liền kề. Cổng xếp sát hơn thì bước cổng nhỏ hơn, nên nhiều cổng hơn trên cùng chiều dài. Thước thứ hai là bước dây. Bước dây là khoảng cách từ tâm một dây tới tâm dây liền kề trong cùng tầng. Dây mảnh và sát hơn thì bước dây nhỏ hơn. Hai bước đo được, nên so sánh được giữa các hãng, miễn là cùng cách đo.

Mật độ logic là số transistor của mạch logic trên mỗi mi li mét vuông. Ô mạch là khối mạch nhỏ lặp lại trên chip, rộng vài bước cổng và cao vài bước dây. Bước nhỏ hơn thì ô mạch nhỏ hơn. Cùng một mi li mét vuông, ô nhỏ hơn thì chứa được nhiều ô hơn. Nếu mỗi ô có số transistor như nhau, nhiều ô hơn nghĩa là mật độ lớn hơn. Mật độ còn phụ thuộc số đường dây trong ô và số transistor mỗi ô. Vì vậy ta đọc bước cổng, bước dây và mật độ cùng nhau.

Hiệu năng là tốc độ của mạch, ví dụ tần số xung nhịp lớn nhất mà mạch chạy đúng. Công suất là điện năng mạch tiêu thụ mỗi giây. Hai đại lượng này đổi theo điện áp cấp và theo loại mạch được đo. Đo ở điện áp cấp khác nhau thì hai số không so với nhau được. Vì vậy phải đo trên cùng một mạch, cùng điện áp cấp. Khi hãng nêu một số, cần hỏi hãng so với công nghệ nào. Bảng so sánh thường dùng có năm cột là bước cổng, bước dây, mật độ, hiệu năng và công suất. Tên thế hệ không nằm trong năm cột đó.

Trong GAA hiện nay, nMOS và pMOS nằm cạnh nhau trên mặt chip. Giữa hai loại phải chừa khoảng cách để cách ly, nên chúng chiếm nhiều diện tích. Forksheet là kiểu GAA có tường ngăn cách điện giữa hai loại, nên chúng xích lại gần. CFET là kiểu xếp nMOS chồng lên pMOS, hoặc ngược lại. Khi đó diện tích của một cặp nMOS và pMOS nhỏ hơn nhiều. Cả hai làm ô mạch nhỏ hơn, nên mật độ có thể lớn hơn. Cả hai đang ở mức nghiên cứu, chưa sản xuất hàng loạt.

Ba hướng nghiên cứu đổi vật liệu của kênh thay cho silicon. Kênh làm bằng gecmani gần nguyên chất cho lỗ trống linh động lớn hơn silicon, nên pMOS nhanh hơn. Hợp chất ba năm gồm nguyên tố nhóm ba và nhóm năm của bảng tuần hoàn. Kênh làm từ chúng cho electron linh động lớn hơn silicon, nên nMOS nhanh hơn. Vật liệu hai chiều là lớp chỉ dày vài lớp nguyên tử, như mô líp đen đi sun phua. Kênh mỏng thì mọi điểm trong kênh ở gần cổng, nên cổng giữ được kênh ngắn hơn. Cả ba hướng chưa dùng trong logic sản xuất hàng loạt.

Ta tóm lại khóa theo mạch dạy, không theo thời gian. Kênh ngắn làm máng lấn cổng, nên có quầng và máng pha tạp nhẹ. Hết cách tăng tốc, nên kéo giãn hoặc nén silicon để tăng linh động. Ô xít cổng mỏng làm electron xuyên hầm, nên dùng điện môi lớn, cổng kim loại. Cổng một mặt khó giữ kênh, nên có cổng ba mặt rồi bốn mặt. Dây và lỗ tiếp xúc thành nút thắt, nên có dây đồng và điện môi nhỏ. Dây cấp điện làm điện áp giảm, nên chuyển ra mặt sau. Bóng hàn giới hạn băng thông, nên dần thay bằng liên kết lai. Giải pháp thường để lại vấn đề mới.

Ta ôn lại bằng ba câu hỏi. Câu một, vì sao so hai hãng bằng tên thế hệ chưa đủ, và nên dùng thông số nào? Câu hai, vì sao cổng bọc kín của GAA giữ kênh tốt hơn cổng ôm ba mặt của FinFET? Câu ba, vì sao chuyển dây cấp điện ra mặt sau làm điện áp tới transistor giảm ít hơn? Cả ba câu đều đã có đáp án trong khóa này. Hãy thử trả lời bằng lời của bạn.