IBM stellte auf dem IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2023 ein Nanoblatt-Transistorkonzept vor, das die Leistung bei einem Siedepunkt von Stickstoff von 77 Kelvin (-196 °C) um fast 100 % verbessert. Angesichts der Tatsache, dass die Herstellung, der sichere Transport, die Lagerung und die Verwendung von flüssigem Stickstoff relativ industrialisiert und in großem Umfang erfolgt sind, könnte dieser Forschungs- und Entwicklungserfolg neue Arten von Chips hervorbringen, die unter Bedingungen der Kühlung mit flüssigem Stickstoff Spitzenleistungen erzielen können.
Eine neue Generation von Hochleistungsrechnerbeschleunigern mit künstlicher Intelligenz kann die Leistung in einer Umgebung mit flüssigem Stickstoff sofort verdoppeln, indem einfach eine neue Kühllösung für Rechenzentren entwickelt wird.
Nanoblatttransistoren sind der nächste Schritt in der Entwicklung von Fin-Feldeffekttransistoren (FinFETs), die seit 16 nm die Entwicklung von Halbleitergießereien vorantreiben und deren technologische Grenzen möglicherweise bei 3 nm erreicht werden. Nanoblätter werden voraussichtlich auf 2-nm-Knoten wie TSMC N2 und Intel 20A eingeführt.
Bei einer Betriebstemperatur von 77 K sollen die Nanosheet-Geräte von IBM aufgrund der geringeren Streuung der Ladungsträger ihre Leistung nahezu verdoppeln und dadurch den Stromverbrauch senken. Durch die Reduzierung der Streuung wird der Widerstand im Draht verringert, sodass sich Elektronen schneller durch das Gerät bewegen können. Während der Stromverbrauch gesenkt wird, kann das Gerät bei einer bestimmten Spannung einen höheren Strom treiben. Durch die Kühlung verbessert sich auch die Empfindlichkeit des Geräts zwischen der Ein- und Aus-Position, sodass zum Umschalten zwischen den beiden Zuständen weniger Strom benötigt wird, was den Stromverbrauch reduziert. Ein geringerer Stromverbrauch bedeutet, dass die Transistorbreite reduziert werden kann, wodurch die Transistordichte erhöht oder die Chipgröße verringert wird.
Derzeit beschäftigt sich IBM mit dem technischen Problem der Schwellenspannung eines Transistors, also der Spannung, die erforderlich ist, um einen leitenden Pfad zwischen Source und Drain zu bilden.