3 boyutlu(3D) yarı iletken teknolojilerine kısa bir bakış

Günümüz elektronik cihazlarının giderek artan ihtiyaçları; daha az enerji tüken, daha akıllı ve daha hızlı yarı iletkenler gerektirmektedir. Ancak, mevcut ürün geliştirmeleri geleneksel yonga tasarımları temel alınarak yapıldığı içiniki boyutlu tasarımlar kısa süre içerisinde fiziksel sınırlarına ulaşmaktadır.

Bu çıkmazdan kurtulmak için endüstride; farklı mühendislik aşamalarında üç boyutlu yarı iletken yapılar üzerine çalışmalar gerçekleştirildi. Bu nedenle bu çalışmalar “3D yarı iletken teknolojileri” olarak adlandırıldı.

Bu yazımızda Samsung tarafından geliştirilen bazı “3D teknolojiler ve bu teknolojilerinde pazarda sundukları çözümlerden bahsedilecektir.

14-nanometre FinFET

Giderek ince hale gelen geleneksel 2D transistörlerde karşılaşılan sızıntı (kısa kanal etkisi) gibi çeşitli problemlere çözüm sunan 14nm FinFET teknolojisi ana kanalın (gate) etrafında bulunan “fin” adı verilen yapıya sahiptir. Bu yapı sayesinde daha ince devre tasarımlarında akımın daha iyi kontrol edilebilmesi sağlanır. Ayrıca bu yapı daha avantajlı güç yapılandırması sunarken, veri sızıntısı oranını da belirgin biçimde düşürmektedir.

Samsung bu gelişmiş teknolojiyi 2014 sonundan itibaren kullanmaya başlamıştır. Bu sayede günümüz üst düzey taşınabilir cihazlarda donanım tasarımı ve performans yapılarında büyük gelişme sağlanmıştır.

 

Dikey NAND – Vertical NAND (V-NAND)

Daha küçük alanda kullanılmaya başlayan gelişmiş NAND flash teknolojisi; veri parazitlenmesi  gibi performans ve dayanım sorunları ile karşı karşıya kalmaktadır.

2013 yılında, hücreleri 3D Charge Trap Flash yapısı ile dikey olarak yerleşime sahip V-NAND belleklerin seri üretimine başlayan Samsung; yeni bir dönemi başlatmış oldu. Bu yeni yapı sayesinde sıra dışı bir kapasite artışının yanı sıra daha düşük güç tüketimi ve gelişmiş dayanım elde edilmiştir. Günümüzde; Samsung V-NAND çözümlerinin 3. nesli üretilmektedir.

 

TSV (Through Silicon Via)

Üst üste dizilen yongaları dış kısımdan altın kablolar ile bağlamaya dayanan geleneksel yöntemin yerine; yongalarda açılan yüzlerce delik aracılığı ile yongalar dikey olarak bağlanabilmektedir. Böylece veriler daha hızlı işlenirken daha az güç harcanmaktadır. Bu teknoloji 3D Through Silicon Via ya da TSV olarak adlandırılmaktadır.

2016 yılı başlarında Samsung High Bandwidth Memory 2 (HBM2) arayüzü tabanlı, endüstrinin en hızlı DRAM paketinin (4GB) seri üretimine başladı. Bu gelişmiş teknoloji; yeni nesil Yüksek Performanslı Bilgisayar sistemlerinin (HPC – High Performance Computing) ve ekran kartlarının üretilebilmesi sağlanmıştır.

 

* Yarı iletken elemanlarını karşılaştırması

 

 

 

 

 

Kaynak : Samsung