英特爾總裁暨執(zhí)行長歐德寧(Paul Otellini)表示,3D、三閘(Tri-Gate)電晶體意味著將完全擺脫2D平面電晶體結構。迄今為止,不僅所有電腦、手機、消費電子產(chǎn)品,甚至連汽車、飛機、家用電器、醫(yī)療設備、以及成千上萬種日常裝置內(nèi)的電子控制元件,在過去數(shù)十年皆使用平面結構的電晶體。英特爾的科學家與工程師們以3-D立體的設計再次徹底革新電晶體。該技術不僅將創(chuàng)造出許多為世界帶來不同面貌的驚奇產(chǎn)品,同時,也將摩爾定律推升至新的境界。
科學家們很早便認同3-D立體電晶體結構能延續(xù)摩爾定律的準確性,因為當電路尺寸微縮到一定程度時,物理定律就變成微型化的障礙。今日發(fā)表的突破性成果,在于英特爾有能力使創(chuàng)新的3D、三閘電晶體設計進入量產(chǎn),這不僅開啟摩爾定律的新時代,更為各種裝置打開一扇大門,跨入創(chuàng)新的新世代。摩爾定律(Moore’s Law)預測矽元件技術的發(fā)展速度,指出電晶體的密度大約每兩年就會倍增,功能與效能攀升,成本則隨之下滑。在過去40多年來,摩爾定律已成為半導體產(chǎn)業(yè)在經(jīng)營上所依循的基本規(guī)律。
英特爾的3D、三閘電晶體讓晶片能在更低的電壓下運作,且降低漏電,相較于先前最先進的電晶體,不僅效能提升且更加省電。這些功能讓晶片設計人員掌握充裕彈性,能根據(jù)應用的需要選擇適合的電晶體,以達到低功耗或高效能的目標。22奈米的3D、三閘電晶體在低電壓模式,其效能較英特爾的32奈米平面電晶體高出37%。如此出色的性能提升,讓這種新晶片適用于各種迷你掌上型裝置,在運作時能減少電晶體在開啟/關閉反覆切換所耗費的電力。相較于內(nèi)含2D平面電晶體的32奈米晶片,新型電晶體在維持相同效能時耗電量縮減近一半。
英特爾資深研究院士Mark Bohr指出,英特爾獨特的3-D、三閘電晶體所帶來的效能提升與省電,是前所未見的非凡表現(xiàn)。這項里程碑的意義絕對不只是延續(xù)摩爾定律的準確性。3D電晶體帶來低電壓與低耗電的優(yōu)勢,遠遠超越一般前后兩世代制程之間的提升幅度。它將賦予產(chǎn)品設計人員充裕的彈性,為現(xiàn)今的裝置加入更多智慧功能,還能開發(fā)出全新類型的產(chǎn)品。相信這項突破性技術將進一步擴展英特爾在半導體產(chǎn)業(yè)的領先優(yōu)勢。
隨著英特爾共同創(chuàng)辦人高登摩爾所提出的摩爾定律所預測的速度,電晶體持續(xù)變小、更便宜且更省電。因此,英特爾能夠創(chuàng)新研發(fā)、整合、以及加入更多功能與運算核心到每顆晶片,一方面提升效能,同時亦降低每個電晶體的制造成本。在22奈米世代,想要延續(xù)摩爾定律的準確性,業(yè)界面臨更加復雜的挑戰(zhàn)。由于預見這種情況,英特爾的研究科學家在2002年發(fā)明Tri-Gate的電晶體,取這個名字是因為閘極有三個面。今日宣布的訊息是經(jīng)歷多年研發(fā)的成果,結合英特爾的研究/開發(fā)/制造團隊,使這項成果將邁入大量生產(chǎn)的階段。
3D、三閘重新打造電晶體。傳統(tǒng)的平面2D閘極換成3D矽晶薄片,這些做成薄片狀的電晶體垂直接附在矽基板的表面上。薄片三個平面上各置有一個閘極,用來控制電流,兩側(cè)各有一個,第三個則置于頂端,而2D平面電晶體則只有在頂端處置有一個閘極。更多的控制元件讓電晶體在切換至“開啟”狀態(tài)(以提高效能)時能,流入更多的電流;而在“關閉”狀態(tài)(達到最低的耗電)時,讓電流盡可能接近于零,并且讓電晶體能快速在兩種狀態(tài)之間切換(以達到更好的效能)。摩天高樓讓都市規(guī)畫人員得以向天空疊高樓層,以構筑出更多的活動空間,英特爾的3D、三閘電晶體結構透過類似的方式來提升密度。由于這些電晶體薄片是垂直置于基板上,因此電晶體能靠得更近,這對技術及摩爾定律預測的經(jīng)濟效率而言至關重要。在未來的世代,產(chǎn)品設計師可持續(xù)提高電晶體薄片的高度,藉此達到更高的效能與省電性。
摩爾強調(diào),多年來我們在電晶體微縮時持續(xù)面臨重重的極限?;窘Y構的改變,是一種真正革命性的做法,使得摩爾定律能延續(xù)創(chuàng)新的歷史步調(diào)。3D、三閘電晶體將運用在英特爾即將上線的22奈米節(jié)點,將能配合電晶體的線路尺寸。在一個英文句點大小的晶粒上就能放入超過六百萬個22奈米Tri-Gate電晶體。英特爾今日展示全球首款22奈米微處理器,這款代號為“Ivy Bridge”的處理器能用在筆記型電腦、伺服器、以及桌上型電腦。Ivy Bridge系列Intel?酷睿(Core)處理器將是第一批采用3-D、三閘電晶體的量產(chǎn)晶片。Ivy Bridge處理器預計在今年底前開始量產(chǎn)。這項矽晶科技的突破亦將協(xié)助開發(fā)更高整合度的Intel? Atom?(凌動?)處理器,讓內(nèi)含這些新處理器的產(chǎn)品能擁有更優(yōu)異的效能、功能、以及與Intel?架構相容的軟體,滿足各個市場對于整體耗電、成本、以及尺寸等方面的需求。