211service.com
Intel kommer att tillverka tredimensionella transistorer
Intel har visat upp designen av sin nästa generations chips. Den nya transistordesignen, som använder en tredimensionell gate snarare än en platt, kommer att börja produceras på företagets fabriker under nästa år. Företaget säger att den tredimensionella strukturen kommer att tillåta företaget att fördubbla densiteten på sina chips samtidigt som det ger prestandavinster och lägre energiförbrukning. Designen kommer först att rullas ut i företagets Core-processorchips, som används för stationära datorer. Efter det kommer de att integreras i Intels mobila och handhållna chiplinje, kallad Atom.
Intel säger att tillverkningen av chipet kommer att vara den första stora produktionen av tredimensionella transistorer. De nya chipsen är 37 procent snabbare än företagets nuvarande när de arbetar med låga spänningar för att hålla strömförbrukningen låg. Och de kräver halva effekten för att prestera vid en given växlingshastighet. Strömförbrukningen är viktig i handhållna enheter eftersom den avgör hur länge batteriet räcker. Det är också avgörande i de kraftkrävande serverfarmarna som utgör molnet.
De bästa chipsen på marknaden idag använder plana transistorer som är 32 nanometer stora. Nästa generation kommer att använda 22-nanometer transistorer. För att packa in mer processorkraft i den mindre storleken utan att skicka kraftbehov genom taket, var företaget tvunget att vända sig till en ny design. Svårigheten att skala den plana enheten började bli extrem, säger William Holt , chef för Intels teknik- och tillverkningsgrupp. Företagets 22-nanometerschip kommer helt att vara gjorda av tredimensionella transistorer.
När de blir mindre och mindre, är konventionella transistorer föremål för ett problem som kallas läckage. Detta betyder att när transistorn är i avstängt läge flyter fortfarande en liten mängd ström igenom. Detta leder till fel och tappar ström. Intel säger att den tredimensionella designen är mindre föremål för detta problem.
Konventionella transistorer använder en metallelektrod, kallad gate, för att styra flödet av elektroner genom en plan kanal i kiselsubstratet. När strömmen som appliceras av grinden är tillräckligt hög strömmar elektroner genom kanalen mellan source- och dräneringselektroderna. Intels tredimensionella design har samma grundelement. Men istället för att vara platt är kanalen en upphöjd fena av kisel omgiven på tre sidor av grinden. Detta möjliggör en mer intim koppling mellan grinden och kanalen, och det i sin tur möjliggör bättre kontroll, vilket kraftigt minskar läckaget. Genom att ansluta en uppsättning elektroder till flera fenor i en enda transistor kan företaget tillverka transistorer som arbetar med en större drivström - ett plus för högpresterande drift.
Bygga upp: Transistorn på 32 nanometer till vänster används i Intels chips idag; Företagets nya tredimensionella 22-nanometer transistor är till höger. I den nya transistorn korsar grindar kiselfenor som står upp från chipets yta och interagerar med grinden på tre sidor, en design som resulterar i mindre läckage av ström.
Företaget har utvecklat tri-gate transistorn sedan 2002. Den verkliga utmaningen har varit att göra den redo för tillverkning, säger Mark Bohr, seniorstipendiat från Intel. Bohr spekulerar i att företaget har ett treårigt försprång jämfört med andra chiptillverkare med denna teknik.
Intel säger att produktionen av de tredimensionella transistorerna inte kommer att kräva någon ny tillverkningsteknik. Extra etsningssteg kommer att leda till en liten produktionskostnadsökning.
Företaget säger att den tredimensionella designen kommer att skalas ytterligare till nästa generations chips, som kommer att använda 14-nanometer transistorer. Utöver det kommer det att behövas något nytt. Vi är verkligen i en era där vi inte längre kan krympa transistorstorlekar och förvänta oss betydande fördelar, säger Bohr. Vi måste ständigt förnya oss och uppfinna nya strukturer och material.