Semiconductor technology & processing

5 min

“Technisch gezien zijn er geen grenzen aan we we kunnen bereiken”

Dr. Kinam Kim – President en General Manager Semiconductor Business van Samsung Electronics – deelt zijn visie op het verleden, het heden en de toekomst van de technologie en zijn rol hierin.

Scroll

Op ITF2017 Belgium nam Dr. Kinam Kim – President en General Manager van de Semiconductor Business van Samsung Electronics – imecs ‘Lifetime of Innovation Award’ in ontvangst. Met deze erkenning prijst imec zijn leiderschap en strategische visie, en de impact die hij heeft gehad op de halfgeleiderindustrie. De innovaties waarin Dr. Kim de afgelopen drie decennia betrokken was, worden immers gebruikt in een groot aantal toepassingen, van computers en smartphones tot datacenters.

In dit artikel deelt Dr. Kim zijn visie op het verleden, het heden en de toekomst van de technologie en zijn rol hierin. Bovendien wil hij een positieve boodschap uitdragen naar de wereld: “Het is mijn persoonlijke overtuiging dat er technisch gezien geen grenzen zijn aan wat we kunnen bereiken. Zelfs als we ooit tegen een muur aanlopen, ben ik zeker dat we altijd een manier zullen vinden om eender welk probleem te omzeilen of te overwinnen. Uiteindelijk moeten onderzoekers altijd in de toekomst geloven!”

Het verleden: het potentieel van 3D-geheugentechnologie aanboren

De afgelopen dertig jaar hebben Dr. Kim en Samsung een sleutelrol gespeeld in een aantal belangrijke ontwikkelingen op het gebied van halfgeleiders. Wanneer we hem vragen wat de voornaamste innovaties zijn waaraan hij heeft meegewerkt, denkt hij aan twee realisaties: de introductie van de driedimensionale (3D) ‘recessed cell array’ transistor (die inmiddels de standaard geworden is in de geheugenindustrie) en de ontwikkeling van 3D NAND flashgeheugen. Beide liggen aan de basis van een heel aantal toestellen en toepassingen die we dagelijks gebruiken – zoals computers, smartphones, digiale camera’s, video spelletjes, wetenschappelijke instrumenten, industriële robots en medische elektronica.

“Als we terugkijken op de laatste tien tot twintig jaar, dan zien we dat de Semiconductor Business van Samsung Electronics het domein van geheugentechnologie vernieuwd, en in zekere zin zelfs gerevolutioneerd, heeft,” zegt Dr. Kim. “Kijk bijvoorbeeld naar DRAM (dynamic random-access memory). Iedereen in de industrie gebruikte planaire transistoren om geheugens te bouwen; transistoren die worden opgebouwd als een serie flinterdunne laagjes van halfgeleidend silicium – als een soort sandwich die uit meerdere laagjes bestaat.”

“Maar omdat nieuwe toestellen steeds meer en compacter geheugen begonnen te vereisen, gingen we verder tot in het optische regime van 100nm en kwamen we al snel tot de conclusie dat planaire transistoren niet meer konden voldoen aan de groeiende geheugenvereisten. In een regime van 100 nm, of minder, beginnen planaire transistoren immers te lekken, waardoor hun prestatie vermindert.”

“Om dat probleem op te lossen, ontwikkelde Samsung een driedimensionale structuur waarbij meerdere lagen op elkaar gestapeld worden. Op die manier kunnen kleinere, maar krachtiger, transistoren gebouwd worden. We noemden dit ‘recessed cell array’ transistoren. Zij veroorzaakten een echte revolutie in de chipindustrie. Intussen is die driedimensionale benadering een standaard geworden die door elk bedrijf in de industrie wordt gebruikt; het is een mainstream-technologie geworden die aan de basis ligt van ontelbare toestellen die we dagelijks gebruiken.”

Een tweede belangrijke realisatie waarnaar Dr. Kim verwijst, is de ontwikkeling van het 3D NAND flashgeheugen dat gebruikt wordt in USB-sticks, de meeste types geheugenkaarten en solid-state drives.

“3D NAND flashgeheugen is een ander voorbeeld van een technologie die Samsung mee heeft geïntroduceerd – door het zogenaamde ‘charge-trapping flashgeheugen’ te ontwikkelen. Dankzij de charge-trapping flashmethode kunnen we de agressieve groei van NAND flashtechnologie verder ondersteunen door informatie op te slaan in charge traps in de nitridelaag en dit toe te passen op verticale 3D-structuren. Ook ditmaal werd de aanpak van Samsung door alle andere spelers overgenomen,” zegt Dr. Kim.

  • Dankzij die aanpak kunnen geheugenproducenten hun productiekosten op vijf manieren verminderen:
  • Minder processtappen nodig om een geheugenelement te vormen
  • Kleinere procesgeometrieën mogelijk (waardoor chips kleiner en goedkoper worden)
  • Meerdere bits kunnen in een enkele flashgeheugencel opgeslagen worden
  • Verhoogde betrouwbaarheid
  • Minder defecte chips

Vandaag: impact op miljarden mensen

De innovaties geleid door Dr. Kim zijn niet alleen extreem waardevol voor de wetenschap en de economie, maar hebben ook een directe impact op de levens van miljarden mensen. Die invloed zal ook in de toekomst blijven nazinderen.

“Zonder deze innovaties zouden we niet in staat zijn om tegemoet te komen aan de nood om snel en compact gegevens op te slaan. Artificiële intelligentie en de datacenters die bedrijven zoals Facebook, Amazon of Google nodig hebben om grote hoeveelheden informatie te bewaren, te organiseren, te verwerken of te verspreiden, zouden niet kunnen bestaan. Met andere woorden: iedereen komt elke dag in aanraking met de technologieën die we de voorbije dertig jaar ontwikkelden.”

De toekomst: nieuwe methodes om geheugens te bouwen, bijvoorbeeld via neuromorfe technologie

Echte vernieuwers hebben één ding gemeenschappelijk: ze zijn altijd op zoek naar nieuwe horizonten om te verkennen. Het is een universele waarheid die ook op Dr. Kim van toepassing is. Hij is nu al op zoek naar nieuwe manieren om toekomstige uitdagingen in de halfgeleiderindustrie aan te gaan.

“Wat de ontwikkeling van geheugentechnologie betreft is het pad al vrij duidelijk uitgestippeld,” zegt Dr. Kim. “Een belangrijker vraagstuk is hoe we steeds krachtiger rekenchips kunnen ontwikkelen, wetende dat de huidige methodes, die gebruik maken van CPU’s of GPU’s, niet in staat zijn om te voldoen aan de noden van morgen. We moeten dus nieuwe methodes ontwikkelen. Neuromorfe technologie, waarbij CPU’s vervangen worden door neuromorfe chips die de werking van het menselijk brein nabootsen, is een erg veelbelovende piste en duidelijk één van de gebieden waarop imec focust.”

Vertrouwen in de toekomst

Dr. Kim eindigt met een positieve boodschap voor de wereld, vol hoop en vertrouwen: “Het is mijn persoonlijke overtuiging dat er technisch gezien geen grenzen zijn aan wat we kunnen bereiken. Misschien zullen we ooit tegen een muur aanlopen, maar ik ben zeker dat we altijd een weg zullen vinden om eender welk probleem te omzeilen of te overwinnen. Uiteindelijk moeten onderzoekers altijd in de toekomst geloven!”

 

Meer weten?

Over imecs Lifetime of Innovation Award. De Lifetime of Innovation Award werd gelanceerd in 2015. Het is een erkenning voor prominente individuen die een cruciale rol gespeeld hebben in de chipindustrie. Eerder al mochten Dr. Morris Chang (2015) en Dr. Gordon Moore (2016) de prijs in ontvangst nemen. ITF2018 Belgium zal plaatsvinden op 23 en 24 mei; noteer deze datums alvast in je agenda zodat je erbij bent op de volgende prijsuitreiking.

Biographie Dr. Kinam Kim

Dr. Kinam Kim vervoegde Samsung Electronics in 1981 en leidde de ontwikkeling van verschillende geheugentechnologieën (zoals DRAM en NAND flash) en logische technologieën (zoals de Application Processor and Communication Modem). Als CEO van het Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) was hij de drijvende kracht achter innovaties die de halfgeleiderindustrie mee bepaald hebben, zoals grafeen, koolstofnanobuisjes, quantumpunten, geavanceerde materialen, 3D fusietechnologie, batterijen en geprinte elektronica.

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over.

Accepteer cookies