Az Intel újraalkotta a tranzisztort, ezúttal 3D-ben

A 22 nanométeres csíkszélességű chipek előállításához alkalmazott háromdimenziós tranzisztorok a fogyasztás csökkenésének és a teljesítmény növekedésének példátlan kombinációját biztosítják.

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 háromdimenziós Tri-Gate tranzisztorok alapvető váltást képviselnek a kétdimenziós sík tranzisztorokhoz képest, amelyekre az eddigi összes mikroelektronikai lapka épült.
“Az Intel tudósai és mérnökei ismét feltalálták a tranzisztort, ezúttal a harmadik dimenziót is kihasználva” fogalmazott Paul Otellini, az Intel elnök-vezérigazgatója. 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. Az Intel elsőként 2002-ben tette közzé a háromkapus tranzisztorokkal kapcsolatos kutatási eredményeit, a mai áttörés lényege pedig az, hogy az Intel tömeggyártásban is alkalmazhatóvá tette az újszerű megoldást. Ezzel egy újabb korszak nyílt Moore törvénye előtt, innovatív fejlesztések egész sorát téve lehetővé. Moore törvénye az a várakozás, hogy az egyetlen szilícium lapkára integrált tranzisztorok száma nagyjából kétévente megduplázódik, köszönhetően a félvezető-technológiai fejlesztéseknek. Ez az ütem határozta meg a félvezetőipar elmúlt négy évtizedét.

Balra a régi, míg jobbra az új, 3D változat látható

Példátlan fogyasztáscsökkenés és teljesítménynövekedés

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 22 nanométeres háromkapus tranzisztorok akár 37 százalékkal nagyobb teljesítményt mutatnak fel alacsony feszültségszint mellett, mint az Intel 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 képviselőjével szemben”.
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.

32 nm (balra) és 22 nm (jobbra)

A 22 nanométeres 3D tranzisztorok első demonstrációja a világon

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