Intel przeprojektował tranzystor, tym razem w 3D

Trójwymiarowe tranzystory używane do wytwarzania chipów o szerokości 22 nanometrów zapewniają bezprecedensową kombinację zmniejszonego zużycia energii i zwiększonej mocy.

Intel ogłosił dziś wielki przełom w rozwoju tranzystorów, które są podstawowymi elementami nowoczesnej mikroelektroniki. Po wynalezieniu 50 lat temu tranzystorów na bazie krzemu, jako pierwsze wyprodukowano komercyjnie tranzystory o strukturze trójwymiarowej. Intel będzie pierwszym, który wykorzysta tak zwane Tri-Gate, czyli tranzystory z trzema bramkami, w swojej 22-nanometrowej technologii półprzewodnikowej do produkcji procesorów o nazwie kodowej Ivy Bridge. Trójwymiarowe tranzystory Tri-Gate stanowią fundamentalną zmianę w stosunku do dwuwymiarowych tranzystorów płaskich, na których zbudowano wszystkie dotychczasowe układy mikroelektroniczne.
„Naukowcy i inżynierowie firmy Intel na nowo odkryli tranzystor, tym razem wykorzystując trzeci wymiar” — powiedział Paul Otellini, prezes i dyrektor generalny firmy Intel. Naukowcy od dawna dostrzegają zalety struktury 3D w utrzymywaniu tempa dyktowanego prawem Moore'a, nawet gdy miniaturyzacja staje się trudna ze względu na ograniczenia świata fizycznego na poziomie atomowym. Firma Intel po raz pierwszy opublikowała swoje badania nad tranzystorami trójbramkowymi w 2002 roku, a punktem dzisiejszego przełomu jest to, że Intel zastosował innowacyjne rozwiązanie do masowej produkcji. To otworzyło kolejną erę przed prawem Moore'a, pozwalając na cały szereg innowacyjnych rozwiązań. Prawo Moore'a zakłada, że ​​liczba tranzystorów zintegrowanych w pojedynczym wafelku krzemowym będzie mniej więcej podwajała się co dwa lata, dzięki postępowi w technologii półprzewodnikowej. To tempo zdeterminowało ostatnie cztery dekady branży półprzewodników.

Stara wersja 3D jest po lewej, a nowa wersja XNUMXD po prawej

Bezprecedensowa redukcja zużycia i wzrost wydajności

Tranzystory 3D Tri-Gate umożliwiają chipom działanie przy niższych poziomach napięcia, co może drastycznie zwiększyć moc bez zwiększania zużycia energii lub osiągnąć określony poziom mocy przy znacznie niższym zużyciu energii. Daje to inżynierom zajmującym się projektowaniem układów scalonych swobodę wyboru, czy dążyć do wyższej wydajności, czy niższego zużycia energii, w zależności od obszaru. 22-nanometrowe tranzystory trójbramkowe wykazują do 37 procent więcej mocy przy niskim napięciu niż 32-nanometrowe tranzystory płaskie firmy Intel. Ten ogromny postęp sprawia, że ​​technologia jest idealna dla smartfonów, ponieważ ogromny skok wydajności można osiągnąć bez wzrostu zużycia. Nowa technologia osiąga określony poziom wydajności przy mniej więcej połowie zużycia.
„Tempo wzrostu wydajności i zmniejszenia zużycia energii osiągnięte dzięki unikalnym tranzystorom 3D Tri-Gate firmy Intel jest niezrównane” — powiedział Mark Bohr, inżynier firmy Intel. „Ten kamień milowy to coś więcej niż przestrzeganie prawa Moore'a. Korzyści ze zmniejszonego napięcia i zużycia znacznie wykraczają poza to, czego zwykle doświadczamy na etapie generowania. Wierzymy, że ten przełom jeszcze bardziej zwiększy przewagę Intela nad innymi graczami w branży półprzewodników”.
Dzięki wyjątkowej, ultracienkiej płaszczyźnie tranzystora, mogą one być ze sobą niezwykle ciasno zintegrowane, rozwiązując najbardziej palący problem miniaturyzacji, fizyczne ograniczenia ciągłego kurczenia się płaskich struktur - dwuwymiarowe tranzystory stają się cieńsze pod każdym względem zwiększyć gęstość i moc. Poprzez rozciągnięcie płaszczyzny w pionie można zwiększyć moc bez uszczerbku dla gęstości tranzystorów.

32 nm (po lewej) i 22 nm (po prawej)

Pierwsza na świecie demonstracja 22-nanometrowych tranzystorów 3D

Trójwymiarowe tranzystory Tri-Gate zostaną zaprezentowane z nową generacją 22-nanometrowej technologii produkcyjnej Intela, którą firma wprowadzi do masowej produkcji w drugiej połowie roku, jako pierwszej na świecie. Aby udowodnić dojrzałość technologii, Intel zaprezentował dziś również próbki pierwszego na świecie 22-nanometrowego procesora o nazwie kodowej Ivy Bridge, dostępnego zarówno w laptopach, komputerach stacjonarnych, jak i serwerach. Oprócz Ivy Bridge, rodzina Intel Atom skorzysta również z 22-nanometrowej technologii produkcyjnej, jeszcze bardziej zwiększającej integrację procesorów Atom. 22-nanometrowe chipy Atom zapewnią wyższą wydajność i funkcjonalność, spełniając jednocześnie wymagania dotyczące mocy, kosztów i rozmiaru urządzeń mobilnych.