Intel, IBM översynsmaterial för nästa generations mikroprocessor

På lördagen tillkännagav Intel och IBM separat en ny typ av transistormaterial som företagen säger kommer att leda till mindre chips, ökad datorprestanda och mer energieffektiva datorer. Båda chiptillverkarna har planer på att integrera det nya materialet i nästa tillverkningslinje av chips – känd som 45-nanometergenerationen – inom ett år. I slutändan bör detta framsteg göra datorer bättre på att spela videospel, redigera filmer och utföra andra processorintensiva uppgifter.

En bild av Intels statiska minneskrets (SRAM) – som innehåller mer än en miljard transistorer – som är byggd av nya material, meddelade företaget idag. Separat tillkännagav IBM och Intel nya chipmaterial för att förbättra datorprestandan för nästa generations mikroprocessorer.

Intel, känt för sina persondatorchips, har också meddelat att de nya chipsen kommer att dyka upp i nästa generation av dubbelkärniga och fyrkärniga datorer och servrar, som förväntas vara i produktion i slutet av detta år. IBM, välkänt för sina servrar och högpresterande datorsystem, förväntar sig att produkter med dess nya chips kommer att levereras i början av 2008.

Historiskt har mikroprocessorernas prestanda fördubblats vartannat år, efter en trend som kallas Moores lag. Prestanda har ökat tack vare chiptillverkningsteknik som har låtit transistorer krympa med varje generation, antingen har fler transistorer kunnat packas på ett chip eller så att chipsen kan göras mindre. För närvarande tillverkas de flesta dator- och servermikroprocessorer med en så kallad 65-nanometer-process. Nästa generations transistorer kommer att göras mindre med en 45-nanometers process. Men företagens nya material kommer att ge denna generation av chip en prestandaökning som inte skulle vara möjlig annars.

En av materialförändringarna kommer att vara i en viktig transistorkomponent som kallas grinddielektrikum. Denna komponent hjälper till att kontrollera flödet av elektroner, som slår på eller av transistorn. I decennier har grinddielektriken tillverkats av ett isolerande material som kallas kiseldioxid. Men eftersom transistorer har krympt har lagret av kiseldioxid behövt bli tunnare. Detta utgör dock ett problem, eftersom ett tunt lager av kiseldioxid låter elektrisk ström läcka genom det, vilket producerar överskottsvärme och resulterar i dålig prestanda.

IBM och Intel fann att ett material som kallas high-k ger samma fördelar som kiseldioxid, men det kan göra det i ett tjockare lager. Materialet är baserat på grundämnet hafnium, och båda företagen hävdar att det avsevärt minskar mängden strömläckage.

Förutom att behöva byta ut grindens dielektriska, var båda företagen tvungna att tänka om vilken typ av material som skulle användas för själva grinden - transistorkomponenten som i slutändan slår på och av en transistor. Traditionellt har portar tillverkats av polykisel, en mindre strukturerad form av kristallint kisel, som används i transistorn. Men för att göra porten kompatibel med den nya grindens dielektrikum, ersatte Intel och IBM polykisel med en metall vars namn inget av företagen kommer att avslöja just nu.

Intel säger att deras nya gate-dielektriska och metallgate tillåter transistorer att drivas med 20 procent mer ström än tidigare, vilket översätts till en 20-procentig ökning av prestanda, säger Mark Bohr, Intel senior fellow. Vi tror att detta är ett viktigt genombrott som verkligen kommer att förlänga Moores lag.

Bohr påpekar att forskning med högk-portar och dielektriska komponenter inte är nya, och att forskningsartiklar har publicerats om framsteg inom området i flera år. Han är dock övertygad om att Intel har hittat den bästa kombinationen av material som kan hålla dess chiptillverkning på rätt spår under nästa decennium.

Nyckeln till att implementera dessa nya material framgångsrikt är att se till att de sömlöst kan passa in i en tillverkningslinje, säger Bernard Meyerson, chefsteknolog på IBM. Man måste titta noga på hur det här genomförs, säger han. IBM har hittat ett sätt att lägga till de nya materialen i tillverkningsprocessen utan att se över hela processen, säger han, vilket kan bli dyrt. Intels Bohr säger att när det gäller tillverkningen av de nya chipsen på hans företag är det mesta av processutrustningen densamma som i tidigare generationer.

Dölj