英特尔推出三维晶体管


  英特尔已经展示了所设计的下一代芯片。这种新的晶体管设计采用一种三维电子门(gate),而不是平面电子门,投产将会在公司工厂进行,时间是明年。公司表示,这种三维结构可实现双倍的芯片密度,同时提高性能,降低功耗。这款设计首次推出时将用于公司的核心处理器芯片,用在台式机上。之后,它们将被整合到英特尔的移动和手持设备芯片系列,这些产品被称为“原子”。

  英特尔表示,制造这种芯片将是首次大量生产三维晶体管。这种新芯片快了37%,这是对比公司目前的芯片速度,因为要运行于低电压,保持低功耗。它们只需要一半的功耗,就可实现给定的开关速度(switching speed)。功耗很重要,在手持设备中,这是因为它决定电池寿命。这同样至关重要的是在高耗电服务器群(server farms)中,这些服务器群构成云。

  目前市场上最好的芯片是使用平面晶体管,属于32纳米的尺寸。下一代将使用22纳米的晶体管。为了集成更强的处理能力,实现更小的尺寸,又不让功率太高,该公司不得不转向新的设计。“规制平面设备变得极端困难,”威廉•霍尔特(William Holt)说,他是英特尔技术和制造集团总经理。该公司22纳米芯片的制备将全部采用三维晶体管。

  当变得越来越小时,传统的晶体管就会出现一种问题,称为泄漏。这意味着,当晶体管处于“关闭”状态时,仍然有少量电流流过。这会导致错误,而且费电。英特尔称,这种三维设计较少出现这种问题。

  传统的晶体管使用金属电极,称为电子门,用以控制电子流,穿过平面信道(channel),是在硅基板上进行。当电流在电子门足够高时,电子就会流过源极和漏电极(source and drain electrodes)之间的信道。英特尔公司的三维设计具有这些相同的基本元素。但是,信道不是平面的,而是一种凸起的“鳍”状硅,环绕在它三面的是电子门。这就实现了更紧密的联系,就是电子门和信道之间的联系,这反过来又可以更好地控制,大大减少渗漏。连通一组电极与多个“鳍”,就在一个晶体管中,这样,公司制成的晶体管就可运行更大的驱动电流(drive current),更有利于高性能运行。

  自2002年以来,该公司一直在开发三栅极晶体管(tri-gate transistor)。“真正的挑战是做好准备进行生产,”马克•玻尔(Mark Bohr)说,他是英特尔高级研究员。玻尔推测,该公司这项技术领先三年,超过其他芯片制造商。

  英特尔说,生产三维晶体管不要求任何新的制造技术。额外的蚀刻步骤将使生产成本小幅度增加。

  该公司表示,三维设计比例甚至会进一步走向下一代芯片,将使用14纳米的晶体管。此外,它会需要一些新的东西。“我们确实处在一个时代,我们不能再缩小晶体管尺寸并期望显著的效益,”波尔说。“我们必须不断创新,创造新的结构和材料。”