英特爾3D立體結(jié)構(gòu)22奈米電晶體締造新猷
英特爾總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)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(jié)構(gòu)。迄今為止，不僅所有電腦、手機(jī)、消費(fèi)電子產(chǎn)品，甚至連汽車(chē)、飛機(jī)、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、以及成千上萬(wàn)種日常裝置內(nèi)的電子控制元件，在過(guò)去數(shù)十年皆使用平面結(jié)構(gòu)的電晶體。英特爾的科學(xué)家與工程師們以3-D立體的設(shè)計(jì)再次徹底革新電晶體。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)，也將摩爾定律推升至新的境界。
科學(xué)家們很早便認(rèn)同3-D立體電晶體結(jié)構(gòu)能延續(xù)摩爾定律的準(zhǔn)確性，因?yàn)楫?dāng)電路尺寸微縮到一定程度時(shí)，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(shè)計(jì)進(jìn)入量產(chǎn)，這不僅開(kāi)啟摩爾定律的新時(shí)代，更為各種裝置打開(kāi)一扇大門(mén)，跨入創(chuàng)新的新世代。摩爾定律(Moore’s Law)預(yù)測(cè)矽元件技術(shù)的發(fā)展速度，指出電晶體的密度大約每?jī)赡昃蜁?huì)倍增，功能與效能攀升，成本則隨之下滑。在過(guò)去40多年來(lái)，摩爾定律已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在經(jīng)營(yíng)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(yùn)作，且降低漏電，相較于先前最先進(jìn)的電晶體，不僅效能提升且更加省電。這些功能讓晶片設(shè)計(jì)人員掌握充裕彈性，能根據(jù)應(yīng)用的需要選擇適合的電晶體，以達(dá)到低功耗或高效能的目標(biāo)。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(yùn)作時(shí)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。
英特爾資深研究院士Mark Bohr指出，英特爾獨(dú)特的3-D、三閘電晶體所帶來(lái)的效能提升與省電，是前所未見(jiàn)的非凡表現(xiàn)。這項(xiàng)里程碑的意義絕對(duì)不只是延續(xù)摩爾定律的準(zhǔn)確性。3D電晶體帶來(lái)低電壓與低耗電的優(yōu)勢(shì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)出全新類(lèi)型的產(chǎn)品。相信這項(xiàng)突破性技術(shù)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)。
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(yù)測(cè)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(yùn)算核心到每顆晶片，一方面提升效能，同時(shí)亦降低每個(gè)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(zhǔn)確性，業(yè)界面臨更加復(fù)雜的挑戰(zhàn)。由于預(yù)見(jiàn)這種情況，英特爾的研究科學(xué)家在2002年發(fā)明Tri-Gate的電晶體，取這個(gè)名字是因?yàn)殚l極有三個(gè)面。今日宣布的訊息是經(jīng)歷多年研發(fā)的成果，結(jié)合英特爾的研究/開(kāi)發(fā)/制造團(tuán)隊(duì)，使這項(xiàng)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(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2D平面電晶體則只有在頂端處置有一個(gè)閘極。更多的控制元件讓電晶體在切換至“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)之間切換(以達(dá)到更好的效能)。摩天高樓讓都市規(guī)畫(huà)人員得以向天空疊高樓層，以構(gòu)筑出更多的活動(dòng)空間，英特爾的3D、三閘電晶體結(jié)構(gòu)透過(guò)類(lèi)似的方式來(lái)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(duì)技術(shù)及摩爾定律預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)效率而言至關(guān)重要。在未來(lái)的世代，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可持續(xù)提高電晶體薄片的高度，藉此達(dá)到更高的效能與省電性。
摩爾強(qiáng)調(diào)，多年來(lái)我們?cè)陔娋w微縮時(shí)持續(xù)面臨重重的極限。基本結(jié)構(gòu)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(yùn)用在英特爾即將上線的22奈米節(jié)點(diǎn)，將能配合電晶體的線路尺寸。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(hào)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(yù)計(jì)在今年底前開(kāi)始量產(chǎn)。這項(xiàng)矽晶科技的突破亦將協(xié)助開(kāi)發(fā)更高整合度的Intel? Atom?(凌動(dòng)?)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(gòu)相容的軟體，滿(mǎn)足各個(gè)市場(chǎng)對(duì)于整體耗電、成本、以及尺寸等方面的需求。
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