Intel переосмысливает транзисторы используя новую 3-D структуру

Санта-Клара, Калифорния, 4 мая 2011. Корпорация Intel объявила о существенном прорыве в эволюции транзисторов, являющихся микроскопическими строительными элементами современной электроники. Впервые с момента изобретения кремниевых транзисторов более 50 лет назад, к массовому производству готовы транзисторы с трехмерной структурой. Впервые, революционная трехмерная конструкция транзисторов Tri-Gate была представлена Intel в 2002 году. Первыми массовыми продуктами, включающими данную технологию, станут микропроцессоры Ivy Bridge.

Трехмерные транзисторы Tri-Gate представляют фундаментальный отход от двумерной структуры транзисторов, на протяжении десятилетий используемых не только в компьютерах, мобильных телефонах и бытовой электронике, но и в электронных системах управления автомобилями, космических аппаратах, бытовой технике, медицинских приборах и практически тысячах других бытовых устройств.

«Используя третье измерение, ученые и инженеры корпорации Intel в очередной раз заново открыли транзистор» — сказал президент и главный исполнительный директор Intel Пол Отеллини (Paul Otellini), «Удивительно, но новая структура транзисторов должна сформировать современные устройства, значительно расширяя действие закона Мура».

Исходя из закона Мура, преимущества 3-D структуры давно признаны учеными, но требование к уменьшению размеров становились физическими барьерами для развития этой технологии. Ключом к сегодняшнему прорыву стали возможности Intel серийно производить транзисторы 3-D Tri-Gate, положив начало следующей эпохи закона Мура и открывая дверь в новое поколение инноваций.

Закон Мура, по которому строятся прогнозы темпов развития технологий микроэлектроники, предполагает, что примерно каждые 2 года плотность транзисторов удваивается, а вместе — функциональность и производительность, в тоже время затраты снижаются. Это стало основной бизнес-моделью полупроводниковой промышленности на протяжении более 40 лет.

Беспрецедентная экономия энергии и увеличение производительности

По сравнению с предыдущими поколениями транзисторов, транзисторы Intel 3-D Tri-Gate позволяют уменьшить рабочее напряжение и токи утечки, обеспечивая беспрецедентное сочетание роста производительности и энергоэффективности. В зависимости от задач, инженеры-разработчики получают возможность гибкого выбора между сокращением потребляемой мощности и высокой производительностью.

В сравнении с 32-нм двухмерными транзисторами Intel, при низких напряжениях транзисторы 3-D Tri-Gate 22 нм обеспечивают прирост производительности до 37%. Это означает, что новинки идеально подходят для использования в небольших портативных устройствах, где важно низкое энергопотребление. Кроме того, при условии одинаковой производительности, новые транзисторы потребляют менее половины энергии, необходимой двухмерным транзисторам 32-нм.

«Прирост производительности и уровень энергосбережения транзисторов Intel 3-D Tri-Gate уникален, подобного мы ничего не видели раньше», сказал Марк Бор (Mark Bohr), старший научный сотрудник Intel, «Это намного больше, чем просто соответствие закону Мура. Выгода от снижения напряжений и потребляемой мощности значительно превышает то, что мы обычно видим при переходе от одного поколения транзисторов к другому. Это даст дизайнерам продуктов гибкость для создания еще более умных с совершенно новыми возможностями современных устройств. Мы считаем, что этот прорыв еще больше укрепит лидирующие позиции Intel в полупроводниковой промышленности».

Продолжая темпы новаторства – закон Мура

В соответствии с законом Мура, названым так в честь со-основателя Intel – Гордона Мура (Gordon Moore), транзисторы с каждым разом все меньше, дешевле и более энергоэффективны. Следую этому закону, компания Intel стремилась к инновациям и интеграции, расширяя возможности и количество вычислительных ядер в каждом кристалле, увеличивая производительность и снижая себестоимость транзисторов.

Дальнейшее развитие в соответствии с законом Мура становится еще более сложным с поколением 22 нм. Предвидя это, в 2002 году ученые Intel изобрели транзистор Tri-Gate, названный так из-за трехстороннего размещения затворов.

В транзисторах 3-D Tri-Gate переосмыслен сам транзистор. Вместо традиционной двумерной структуры транзистора, над кремниевой подложкой возвышается так называемый «плавник» (fin). Вместо одного затвора сверху, контроль тока осуществляется тремя затворами на каждой из сторон «плавника» – два по бокам и один сверху. Расширенный контроль дает возможность увеличить мощность транзистора в активном режиме и снижает ток в выключенном состоянии практически до нулевой отметки, также увеличивает скорость переключения транзистора между двумя состояниями.

Также, как небоскребы позволяют городскому планированию оптимизировать доступное пространство путем строительства вверх, структура транзисторов Intel 3-D Tri-Gate дает способ повышения плотности размещения элементов. Поскольку плавники направлены вверх, транзисторы могут быть упакованы ближе друг к другу, что является важнейшим фактором технологических и экономических преимуществ закона Мура. Для получения большей производительности и энергоэффективности, в дальнейшем такой дизайн позволяет наращивать плавники в высоту, открывая возможности для еще большей производительности и энергетической эффективности.

Первая демонстрации транзисторов 3-D Tri-Gate 22 нм

Транзисторы 3-D Tri-Gate будут представлены в разрабатываемом процессе производства, названным в соответствии с индивидуальными особенностями транзисторов как узел 22 нм.

Сегодня корпорация Intel продемонстрировала микропроцессор под кодовым названием Ivy Bridge для ноутбуков, настольных компьютеров и серверов. Процессор Ivy Bridge, входящий в семейство Intel Core, станет первым серийным продуктом, где будут использованы транзисторы 3-D Tri-Gate. Начало производства Ivy Bridge намечено на конец этого года.

Прорыв технологии транзисторов также будет направлен на более высокую степень интеграции процессоров Intel Atom для увеличения производительности, функциональности и совместимости с программным обеспечением, рассчитанным на архитектуру Intel.

Источник: Intel