Intel преработи транзистора, този път в 3D

Триизмерните транзистори, използвани за производството на 22-нанометрови лентови чипове, осигуряват безпрецедентна комбинация от намалена консумация на енергия и увеличена мощност.

Днес Intel обяви голям пробив в развитието на транзисторите, които са градивните елементи на съвременната микроелектроника. От изобретението на силициеви транзистори преди 50 години, транзисторите с триизмерна структура са първите, които се произвеждат в търговската мрежа. Intel ще бъде първата, която ще използва така наречените Tri-Gate, или три-порта транзистори, в своята 22-нанометрова полупроводникова технология за производство на процесори с кодово име Ivy Bridge. Триизмерните тристранни транзистори представляват фундаментална промяна от двуизмерните равнинни транзистори, върху които са изградени всички микроелектронни чипове до момента.
„Учените и инженерите на Intel са преоткрили транзистора, като този път са се възползвали от третото измерение“, каза Пол Отелини, президент и главен изпълнителен директор на Intel. Учените отдавна са признали предимствата на 3D структурата за поддържане на темпото, продиктувано от закона на Мур, дори след като миниатюризацията стане трудна поради ограниченията на атомното ниво на физическия свят. Intel публикува за първи път своите изследвания върху транзистори с три порта през 2002 г. и целта на днешния пробив е, че Intel направи иновативното решение приложимо за масовото производство. Това откри още една ера преди закона на Мур, позволяваща множество нови иновации. Законът на Moore’s очаква броят на транзисторите, интегрирани в една силиконова пластина, да се удвои приблизително на всеки две години, благодарение на напредъка на полупроводниковите технологии. Този темп е определил последните четири десетилетия на полупроводниковата индустрия.

Старата 3D версия е вляво, а новата XNUMXD версия е вдясно

Безпрецедентно намаляване на потреблението и увеличаване на производителността

3D Tri-Gate транзистори позволяват на чиповете да работят при по-ниски нива на напрежение, което може драстично да увеличи мощността, без да увеличава консумацията на енергия или да постигне определено ниво на мощност с много по-ниска консумация на енергия. Това дава на инженерите за проектиране на чипове свободата да решат дали да се стремят към по-висока производителност или по-ниска консумация на енергия, в зависимост от района. 22-нанометровите транзистори с три порта показват до 37 процента повече мощност при ниско напрежение от 32-нанометровите равнинни транзистори на Intel. Този огромен напредък прави технологията идеална за смартфони, тъй като огромен скок в производителността може да бъде постигнат без увеличаване на потреблението. Новата технология постига дадено ниво на производителност с приблизително половината от потреблението.
„Скоростта на увеличаване на производителността и намаляване на консумацията на енергия, постигната с уникалните 3D Tri-Gate транзистори на Intel, е несравнима“, каза Марк Бор, инженер на Intel. „Този ​​етап е нещо повече от спазване на закона на Мур. Ползите от намаленото напрежение и консумация далеч надхвърлят това, което обикновено изпитваме от стъпка на поколение. Вярваме, че този пробив допълнително ще увеличи предимството на Intel пред останалите играчи в полупроводниковата индустрия. "
Благодарение на изключителната, ултратънка равнина на транзистора, те могат да бъдат интегрирани плътно заедно, решавайки най-належащия проблем на миниатюризацията, физическите ограничения на непрекъснатото свиване на плоските структури - двуизмерните транзистори стават по-тънки във всички отношения, за да се увеличат плътност и мощност. Чрез вертикално разтягане на равнината, мощността може да се увеличи, без да се нарушава плътността на транзисторите.

32 nm (вляво) и 22 nm (вдясно)

Първата в света демонстрация на 22-нанометрови 3D транзистори

Триизмерните Tri-Gate транзистори ще бъдат представени със следващото поколение 22-нанометрова производствена технология на Intel, която компанията ще въведе в масовото производство през втората половина на годината, първата в света. За да докаже зрелостта на технологията, днес Intel представи и образци на първия в света 22-нанометров процесор с кодово име Ivy Bridge и наличен както в лаптопи, настолни компютри, така и в сървъри. В допълнение към Ivy Bridge, семейството на Intel Atom ще се възползва и от 22-нанометрова производствена технология, допълнително подобрявайки интеграцията на процесорите Atom. 22-нанометровите чипове Atom ще осигурят по-висока производителност и функционалност, като същевременно отговарят на изискванията за мощност, цена и размер на мобилните устройства.