Переход на новую структуру является революционным событием, так
как до настоящего момента в массовой электронике использовались
исключительно планарные структуры. Это касается не только компьютеров,
мобильных телефонов и потребительской электроники, но и контроллеров в
автомобилях, космических кораблях, бытовой технике, медицинском и другом
оборудовании.
Ученые давно признают преимущества 3D-структур,
которые позволят следовать закону Мура, ведь с уменьшением физических
размеров возникают новые сложности. Корпорация Intel заявляет о
готовности внедрить технологию Tri-Gate, позволяющую продолжить развитие
полупроводниковой промышленности прежними темпами.
Tri-Gate в действии
Транзистор
по технологии tri-gate может быть изготовлен как на подложке SOI
(кремний на изоляторе), так и на стандартной подложке из
кристаллического кремния. В нем применяются один электрод затвора в
верхней части канала и два электрода затвора по бокам канала.
Таким образом, как видим, транзистор имеет 3D-структуру.
Производительность короткого канала транзистора определяется отношением фактического значения LG к фактическому значению WSi. Масштабирование WSi обеспечивает дополнительное улучшение электростатики транзистора совместно с масштабированием LG,
а также с масштабированием перехода исток/сток и диэлектрика затвора.
Общий групповой управляющий ток транзистора равен сумме управляющих
токов транзистора с верхним затвором и двух транзисторов с боковыми
затворами, или 2HSi +WSi. Таким образом, чем выше транзистор, тем больше общий групповой управляющий ток.
Транзисторы
Intel 3-D Tri-Gate позволяют создавать процессоры, работающие на
меньших значениях напряжения и с меньшими токами утечки, благодаря чему
достигаются беспрецедентный уровень энергоэффективности и значительный
прирост скорости работы в сравнении с существующими чипами. Новые
возможности расширяют поле для работы конструкторов, помогая им
создавать идеальные решения для различных сфер.
Трехмерные
транзисторы Tri-Gate, изготовленные на базе 22-нм техпроцесса и
работающие на низком напряжении, предлагают до 37% более высокую
производительность в сравнении с обычными транзисторами, изготовленными
на базе 32-нм технологии. Этот невероятный рост делает новые чипы
идеальными для карманных устройств, которые ради экономии заряда батареи
вынуждены постоянно переходить из одного режима энергопотребления в
другой. Процессоры с новыми транзисторами могут потреблять менее
половины мощности, чем 32-нм чипы с двухмерной структурой, предлагая тот
же уровень производительности.
Закон Мура действует
В
соответствии с законом Мура (названным в честь одного из основателей
Intel Гордона Мура), транзисторы становятся быстрее, дешевле и
эффективнее. Руководствуясь этой формулой, Intel продолжаtет наращивать
производительность чипов и расширять их функциональность с одновременным
снижением себестоимости.
Однако с приближением к 22-нм норме
следовать закону Мура становится все сложнее. В 2002 г. в
научно-исследовательских лабораториях Intel была изобретена технология
Tri-Gate, в названии которой отражается трехмерная структура затвора
транзистора. Сегодняшний анонс свидетельствует о полной готовности Intel
продолжить инновационный путь развития и внедрить перспективную
технологию в массовое производство микросхем.
Выпуск Tri-Gate –
это изобретение транзисторов вновь, так как традиционные планарные
элементы становятся трехмерными. Это снижает сопротивление при
прохождении электронов через транзистор, когда он находится в открытом
состоянии и почти полностью перекрывает поток в закрытом, позволяя
быстрее переключаться (это повышает производительность).
Точно
так же, как небоскребы позволяют эффективнее использовать землю,
трехмерные транзисторы Tri-Gate позволяют добиваться более высокой
плотности размещения логических элементов в микросхеме.
«На протяжении многих лет мы осознавали, что с уменьшением величины транзисторов в конечном счете упремся в определенный предел, - заявил Гордон Мур. - Преобразование базовой структуры - революционный подход, который позволяет следовать закону Мура».
22-нм трехмерные транзисторы Tri-Gate
Переход
на новые трехмерные транзисторы Tri-Gate будет осуществлен вместе с
переходом на новую 22-нм технологическую норму, отражающую размер
элементарных блоков интегральных схем. Более 6 миллионов 22-нм
транзисторов Tri-Gate может вместиться в отрезок, равный длине этого
предложения.
Сегодня Intel демонстрирует первый в мире
микропроцессор под кодовым именем Ivy Bridge, изготовленный на базе 22
нм, предназначенный для ноутбуков, настольных компьютеров и серверов.
Процессоры Intel Core под кодовым названием Ivy Bridge станут первыми
массовыми чипами с транзисторами 3-D Tri-Gate. Серийное производство
процессоров Ivy Bridge планируется начать в конце текущего года.
Нововведение
позволит создавать все более энергоэффективные и производительные
процессоры Intel Atom для мобильных устройств и встраиваемых решений.
Новые чипы будут удовлетворять требованиям рынка по энергопотреблению,
скорости работы и цене. Базируясь на архитектуре Intel, они будут
совместимы с самым широким перечнем операционных систем и прикладного
программного обеспечения.
«Изобретение транзисторов Tri-Gate и внедрение новой технологии в 22-нм чипы меняют правила игры, - заявил президент и Intel Пол Отеллини (Paul Otellini). - В
сочетании с материалами, обладающими особой диэлектрической
проницаемостью, элементами с металлическими затворами, 3D-транзисторы
помогут Intel значительно снизить потребление энергии, стоимость чипа в
расчете на один транзистор и существенно поднять производительность».
В ближайшее время и другие производители процессоров должны подхватить новые тенденции.