半導(dǎo)體電晶體結(jié)構(gòu)將正式由平面式進(jìn)入三維(3D)時(shí)代。英特爾(Intel)5日宣布將于22奈米制程處理器(內(nèi)部代號(hào)為Ivy Bridge)中，首度采用3D結(jié)構(gòu)的電晶體設(shè)計(jì)，除電晶體整合密度更甚以往，效能顯著提升外，由于可在更低電壓下運(yùn)作，耗電量也大幅降低，預(yù)計(jì)今年底即可開(kāi)始量產(chǎn)。

英特爾總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)歐德寧(Paul Otellini)表示，3D的設(shè)計(jì)再次徹底革新電晶體的發(fā)展，該技術(shù)不僅將創(chuàng)造出許多為世界帶來(lái)不同面貌的驚奇產(chǎn)品，同時(shí)，也可將摩爾定律推升至新的境界。

英特爾資深研究院士Mark Bohr進(jìn)一步指出，3D電晶體帶來(lái)的低電壓與低耗電效益，遠(yuǎn)超越一般制程升級(jí)所能帶來(lái)的好處，并可賦予產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員充裕的彈性，為現(xiàn)今裝置加入更多智慧功能，或開(kāi)發(fā)出全新類型的產(chǎn)品。而這項(xiàng)技術(shù)的突破，不僅具有延續(xù)摩爾定律準(zhǔn)確性的意義，更將進(jìn)一步擴(kuò)展英特爾在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

英特爾已決定將3D電晶體技術(shù)運(yùn)用在其22奈米制程代號(hào)為Ivy Bridge的微處理器開(kāi)發(fā)，屆時(shí)，在一個(gè)英文句點(diǎn)大小的晶粒上就能放入超過(guò)六百萬(wàn)個(gè)22奈米三閘電晶體。Ivy Bridge處理器主要用于筆記型電腦、伺服器及桌上型電腦，而第一批將于今年底開(kāi)始量產(chǎn)的為酷睿(Core)處理器系列。

此外，3D電晶體技術(shù)亦可協(xié)助英特爾開(kāi)發(fā)更高整合度的凌動(dòng)(Atom)處理器，讓其在行動(dòng)裝置與消費(fèi)性等對(duì)功耗要求較嚴(yán)苛的市場(chǎng)發(fā)展如虎添翼。事實(shí)上，英特爾已計(jì)劃在32奈米Medfield之后，以22奈米制程結(jié)合3D電晶體技術(shù)開(kāi)發(fā)第四代行動(dòng)平臺(tái)。

英特爾3D、三閘電晶體結(jié)構(gòu)示意圖
22奈米的3D、三閘電晶體在低電壓模式下，效能可比英特爾的32奈米平面式電晶體高出37%，而在運(yùn)作時(shí)也能減少電晶體在開(kāi)啟/關(guān)閉反覆切換所耗費(fèi)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(shí)耗電量縮減近一半，因此相當(dāng)適用于各種迷你掌上型裝置。

不同于傳統(tǒng)2D平面式結(jié)構(gòu)的電晶體，英特爾于2002年首度提出的三閘(Tri-Gate)電晶體系采革命性的3D設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的平面閘極換成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(gè)平面上各置有一個(gè)閘極，用來(lái)控制電流--兩側(cè)各有一個(gè)，第三個(gè)則置于頂端，而平面式電晶體則只有在頂端處置有唯一一個(gè)閘極。如此一來(lái)，更多的控制元件便能讓電晶體在切換至“開(kāi)啟”狀態(tài)(以提高效能)時(shí)能流入更多的電流，而在“關(guān)閉”狀態(tài)(達(dá)到最低的耗電)時(shí)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)間切換，以達(dá)到更好效能。