Háromdimenziós tranzisztort készített az Intel

Az Intel ismertette a 22 nanométeres csíkszélességű chipjeinél alkalmazott háromkapus tranzisztorokat, és a technológia érettségének bizonyításaképpen bemutatta Ivy Bridge kódnevű processzorának mintapéldányait.

Az Intel ma egy jelentős áttörésről számolt be a tranzisztorok fejlődése terén, amelyek a modern mikroelektronika építőköveit alkotják. A szilícium alapú tranzisztorok 50 évvel ezelőtti feltalálását követően elsőként kerülnek kereskedelmi tömeggyártásba olyan tranzisztorok, amelyek struktúrája háromdimenziós. Az Intel az úgynevezett Tri-Gate, vagyis háromkapus tranzisztorokat a 22 nanométeres félvezető technológiájánál alkalmazza majd elsőként, az Ivy Bridge kódnevű processzorok előállításához.

A cég közleménye szerint a háromdimenziós Tri-Gate tranzisztorok alapvető váltást képviselnek a kétdimenziós sík tranzisztorokhoz képest, amelyekre az eddigi összes mikroelektronikai lapka épült. A tudósok régóta felismerték a 3D struktúra hasznát abban, hogy a Moore törvénye által diktált ütem fenntartható legyen azt követően is, hogy a miniatürizáció nehézkessé válik a fizikai világ atomi szintű korlátainál fogva. A vállalat elsőként 2002-ben tette közzé a háromkapus tranzisztorokkal kapcsolatos kutatási eredményeit, a mai áttörés lényege pedig az, hogy az Intel tömegtermelésben is alkalmazhatóvá tette az újszerű megoldást.

A 3D Tri-Gate tranzisztorok lehetővé teszik, hogy a chipek alacsonyabb feszültségszinten üzemeljenek, amivel úgy növelhető drasztikusan a teljesítmény, hogy közben a fogyasztás nem emelkedik, vagy adott teljesítményszint sokkal alacsonyabb fogyasztással is elérhető. Ezzel a chiptervező mérnökök szabadon dönthetnek arról, hogy a magasabb teljesítmény, vagy az alacsonyabb fogyasztás elérését célozzák meg, területtől függően. A bejelentés szerint a 22 nanométeres háromkapus tranzisztorok akár 37 százalékkal nagyobb teljesítményt mutatnak fel alacsony feszültségszint mellett, mint a társaság 32 nanométeres sík tranzisztorai. Ez a hatalmas előrelépés ideálissá teszi a technológiát az okostelefonok számára, hiszen a fogyasztás növekedése nélkül is hatalmas teljesítménybeli ugrás érhető el. Az új technológia adott teljesítményszintet nagyjából fele fogyasztás mellett ér el.


"A teljesítmény növekedésének és a fogyasztás csökkenésének mértéke, amelyet az Intel egyedi 3D Tri-Gate tranzisztoraival értünk el, semmihez sem fogható" - fogalmazott Mark Bohr, az Intel mérnöke. "Ez a mérföldkő többről szól, mint Moore törvényének fenntartásáról. A csökkentett feszültség és fogyasztás előnyei messze túlmutatnak azon, amelyet tipikusan tapasztalunk egy generációs lépéstől. Úgy hisszük, ez az áttörés tovább növeli majd az Intel előnyét a félvezetőipar többi tagjával szemben".

A hagyományos kétdimenziós kapukat újszerű, háromszoros kapustruktúra váltja fel. Az eddigi lapos, lényegében a szilíciumba ágyazott vezetőréteget és a tranzisztort vezérlő, felső kaput felváltja egy vékony "függőleges vezérsík", amely a szilícium ágyból jelentősen kiemelkedik. Ez a kiemelkedés lehetővé teszi, hogy az új kapustruktúra három oldalról fogja közre, ami minden korábbinál jobb vezérlést tesz lehetővé a sokszorosan megnövekedett felület hatására. Az elektronok immár nem síkban, hanem három dimenzióban áramlanak a forrás és a nyelő közt, sokkal nagyobb felületen. Ez megnöveli a kapuvezető kapcsolási sebességét, csökkenti az igényelt feszültségszintet, a nagyobb elérhető áramerősség pedig lehetővé teszi a kapu szigetelőrétegének vastagabb felépítését, ami drasztikusan lecsökkenti az elektronok szivárgását. Az eredmény nagyobb teljesítmény, miközben csökken a fogyasztás.


Balra egy 32 nm-es tranzisztor, jobb oldalon egy 22 nm-es, háromkapus tranzisztor
A tranzisztor kiemelkedő, rendkívül vékony síkjának köszönhetően azok rendkívül szorosan integrálhatóak egymás mellé, amivel feloldják a miniatürizáció legégetőbb problémáját, vagyis a lapos struktúrák folyamatos zsugorításának fizikai korlátait - a kétdimenziós tranzisztorok minden tekintetben egyre vékonyodtak a sűrűség és teljesítmény fokozása érdekében. A sík függőleges nyújtásával úgy növelhető a teljesítmény, hogy az nem sérti a tranzisztorok elhelyezésének sűrűségét.

A háromdimenziós Tri-Gate tranzisztorok az Intel következő, 22 nanométeres gyártástechnológiai generációjával mutatkoznak be, amelyet a vállalat az év második felében vezet be a tömegtermelésbe. A technológia érettségének bizonyítása érdekében az Intel ma bemutatta a világ első 22 nanométeres processzorának mintapéldányait is, amelyek Ivy Bridge kódnévre hallgatnak, és változatai laptopokban, asztali PC-kben, és szerverekben egyaránt megtalálhatóak lesznek.

Az Ivy Bridge mellett az Atom család is élvezi majd a 22 nanométeres gyártástechnológiai előnyeit, amivel a vállalat tovább fokozza az Atom processzorok integráltságát. A 22 nanométeres Atom chipek magasabb teljesítményt és funkcionalitást biztosítanak majd, miközben megfelelnek a mobil eszközök által támasztott fogyasztási, költség- és méretbeli követelményeknek.