A háromdimenziós Tri-Gate tranzisztorok alapvető váltást képviselnek a kétdimenziós sík tranzisztorokhoz képest, amelyekre az eddigi összes mikroelektronikai lapka épült.

„Az Intel tudósai és mérnökei ismét feltalálták a tranzisztort, ezúttal a harmadik dimenziót is kihasználva” – fogalmazott Paul Ottelini az Intel elnök-vezérigazgatója.

A tudósok régóta felismerték, a 3D strutúra hasznát abban, hogy a Moore törvénye által diktált ütem fenntartható legyen azt követően is, hogy a miniatürizáció nehézkessé válik a fizikai világ atomi szintű korlátainál fogva. Az Intel elsőként 2002-ben tette közzé a háromkapus tranzisztorokkal kapcsolatos kutatási eredményeit, a mai áttörés lényege pedig az, hogy az Intel tömegtermelésben is alkalmazhatóvá tette az újszerű megoldást.

Ezzel egy újabb korszak nyílt Moore törvénye előtt, innovatív fejlesztések egész sorát téve lehetővé. Moore törvénye az a várakozás, hogy egyetlen szilíciumlapkára integrált tranzisztorok száma nagyjából kétévente megduplázódik, köszönhetően a félvezetőtechnológiai fejlesztéseknek. Ez az ütem határozta meg a félvezetőipar elmúlt négy évtizedét.

Példátlan fogyasztáscsökkenés és teljesítménynövekedés

A 3D Tri-Gate tranzisztorok lehetővé teszik, hogy a lapkák alacsonyabb feszültségszinten üzemeljenek, amivel úgy növelhető drasztikusan a teljesítmény, hogy közben a fogyasztás nem emelkedik, vagy adott teljesítményszint sokkal alacsonyabb fogyasztással is elérhető. Ezzel a lapkatervező mérnökök szabadon dönthetnek arról, hogy a magasabb teljesítmény, vagy az alacsonyabb fogyasztás elérését célozzák meg, területtől függően.

A 22 nanométeres háromkapus tranzisztorok akár 37 százalékkal nagyobb teljesítményt mutatnak fel alacsony feszültségszint mellett, mint az Intel 32 nanométeres sík tranzisztorai. Ez a hatalmas előrelépés ideálissá teszi a technológiát az okostelefonok számára, hiszen a fogyasztás növekedése nélkül is hatalmas teljesítménybeli ugrás érhető el. Az új technológia adott teljesítményszintet nagyjából fele fogyasztás mellett ér el.

A hagyományos kétdimenziós kapukat újszerű, háromszoros kapustruktúra váltja fel. Az eddig lapos, lényegében a szilíciumba ágyazott vezető réteget és a tranzisztort vezérlő, felső kaput felváltja egy vékony „függőleges vezérsík”, amely a szilíciumágyból jelentősen kiemelkedik. Ez a kiemelkedés lehetővé teszi, hogy az új kapustrutúra három oldalról fogja közre a csatornát, ami a korábbinál jobb vezérlést tesz lehetővé a sokszorosan megnövekedett felület hatására. Az elektronok immár nem síkban, hanem három dimenzióban áramlanak a forrás és a nyelő közt sokkal nagyobb felületen. Ez megnöveli a kapuvezető kapcsolási sebességét, csökkenti az igényelt feszültségszintet, a nagyobb elérhető áramerősség pedig lehetővé teszi a kapu szigetelőrétegének vastagabb felépítését, ami drasztikusan lecsökkenti az elektronok szivárgását. Az eredmény nagyobb teljesítmény, miközben csökken a fogyasztás.

A tranzisztor kiemelkedő, rendkívül vékony síkjának köszönhetően azok rendkívül szorosan integrálhatók egymás mellé, amivel feloldják a miniatürizáció legégetőbb problémáját, vagyis a lapos struktúrák folyamatos zsugorításának fizikai korlátait – a kétdimenziós tranzisztorok minden tekintetben egyre vékonyodtak a sűrűség és a teljesítmény fokozása érdekében. A sík függőleges nyújtásával úgy növelhető a teljesítmény, hogy az nem sérti a tranzisztorok elhelyezésének sűrűségét.

A 22 nanométeres 3D tranzisztorok első demonstrációja a világon

A háromdimenziós Tri-gate tranzisztorok az Intel következő 22 nanométeres gyártástechnológiai generációjával mutatkoznak be, amelyet a vállalat - elsőként a világon - az év második felében vezet be a tömegtermelésbe. A technológia érettségének bizonyítása érdekében az Intel bemutattaa világ első 22 nanométeres processzorának mintapéldányait is, amelyek Ivy Bridge kódnévre hallgatnak és noteszgépekben, asztali PC-kben, valamint szerverekben egyaránt megtalálhatók lesznek változatai. Az Ivy Bridge mellett az Intel Atom család is élvezi majd a 22 nanométeres gyártástechnológia előnyeit, amivel az Intel tovább fokozza az Atom processzorok integráltságát. A 22 nanométeres Atom lapkák magasabb teljesítményt és funkcionalitást biztosítanak majd, miközben megfelelnek a mobil eszközök által támasztott fogyasztási, költség- és méretbeli követelményeknek.