Die nächste Ära der Logik-Skalierung: Imecs Roadmap für CFET-Architekturen

Die jüngsten Fortschritte von imec in der Entwicklung von CFET-Architekturen (Complementary Field-Effect Transistors) markieren einen Wendepunkt in der Halbleiterfertigung. Während die Industrie den Übergang von FinFET zu Gate-All-Around (GAA)-Strukturen, wie etwa Nanosheets, vollzieht, bereitet imec bereits den Weg für die übernächste Generation vor. Das CFET-Design, bei dem n- und p-Transistoren vertikal übereinander gestapelt werden, ist der logische nächste Schritt, um die Standardzellfläche signifikant zu reduzieren und damit die Dichte auf dem Chip drastisch zu erhöhen. Technisch gesehen erfordert dieser Übergang eine radikale Neugestaltung der Integrationsmodule. Die Herausforderungen liegen in der präzisen Abscheidung und Ätzung der vertikalen Strukturen, insbesondere bei der Kontaktierung der übereinanderliegenden Source- und Drain-Bereiche. Imecs Forschung zeigt, dass innovative Standardzellen-Layouts nicht nur die Platzersparnis maximieren, sondern auch den Leistungsverbrauch und die Signalverzögerungen senken können, was für zukünftige KI-Beschleuniger und Hochleistungsprozessoren essenziell ist. Die Auswirkungen auf die Halbleiter-Lieferkette sind weitreichend. Zulieferer für Lithografiesysteme, insbesondere bei der EUV-Belichtung, müssen ihre Präzision weiter steigern, um die notwendige Strukturtreue für diese komplexen 3D-Stapel zu gewährleisten. Auch der Markt für Spezialchemikalien und Abscheideanlagen (CVD/ALD) wird unter Druck geraten, neue Materialien mit verbesserter Ätzselektivität bereitzustellen. Fertigungsriesen wie TSMC, Samsung und Intel müssen ihre Investitionspläne in den kommenden Jahren anpassen, um die notwendigen Tools für die industrielle Fertigung von CFETs ab der 1-Nanometer-Knoten-Ära zu adaptieren. Ausblickend betrachtet ist die CFET-Technologie ein Garant für das Fortbestehen des Moore’schen Gesetzes unter wirtschaftlich vertretbaren Bedingungen. Während die thermische Dichte und die parasitären Kapazitäten in so hochintegrierten Designs kritisch bleiben, bieten die von imec skizzierten Lösungswege ein belastbares Fundament. Die Branche bewegt sich weg von der reinen zweidimensionalen Skalierung hin zu einem dreidimensionalen Paradigma, das die Art und Weise, wie wir Logikbausteine entwerfen und produzieren, fundamental verändern wird. Die nächsten fünf Jahre werden entscheidend sein, um die Prozessstabilität für diese komplexen Architekturen in der Massenfertigung zu erreichen.