[導讀]半導體電晶體結構將正式由平面式進入三維(3D)時代。英特爾(Intel)5日宣布將于22奈米制程處理器(內部代號為Ivy Bridge)中，首度采用3D結構的電晶體設計，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
半導體電晶體結構將正式由平面式進入三維(3D)時代。英特爾(Intel)5日宣布將于22奈米制程處理器(內部代號為Ivy Bridge)中，首度采用3D結構的電晶體設計，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作，耗電量也大幅降低，預計今年底即可開始量產。
英特爾總裁暨執(zhí)行長歐德寧(Paul Otellini)表示，3D的設計再次徹底革新電晶體的發(fā)展，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品，同時，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進一步指出，3D電晶體帶來的低電壓與低耗電效益，遠超越一般制程升級所能帶來的好處，并可賦予產品設計人員充裕的彈性，為現(xiàn)今裝置加入更多智慧功能，或開發(fā)出全新類型的產品。而這項技術的突破，不僅具有延續(xù)摩爾定律準確性的意義，更將進一步擴展英特爾在半導體產業(yè)的領先優(yōu)勢。
英特爾已決定將3D電晶體技術運用在其22奈米制程代號為Ivy Bridge的微處理器開發(fā)，屆時，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始量產的為酷睿(Core)處理器系列。
此外，3D電晶體技術亦可協(xié)助英特爾開發(fā)更高整合度的凌動(Atom)處理器，讓其在行動裝置與消費性等對功耗要求較嚴苛的市場發(fā)展如虎添翼。事實上，英特爾已計劃在32奈米Medfield之后，以22奈米制程結合3D電晶體技術開發(fā)第四代行動平臺。
英特爾3D、三閘電晶體結構示意圖
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%，而在運作時也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，因此相當適用于各種迷你掌上型裝置。
不同于傳統(tǒng)2D平面式結構的電晶體，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設計，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。薄片三個平面上各置有一個閘極，用來控制電流--兩側各有一個，第三個則置于頂端，而平面式電晶體則只有在頂端處置有唯一一個閘極。如此一來，更多的控制元件便能讓電晶體在切換至“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)間切換，以達到更好效能。
英特爾總裁暨執(zhí)行長歐德寧(Paul Otellini)表示，3D的設計再次徹底革新電晶體的發(fā)展，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品，同時，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進一步指出，3D電晶體帶來的低電壓與低耗電效益，遠超越一般制程升級所能帶來的好處，并可賦予產品設計人員充裕的彈性，為現(xiàn)今裝置加入更多智慧功能，或開發(fā)出全新類型的產品。而這項技術的突破，不僅具有延續(xù)摩爾定律準確性的意義，更將進一步擴展英特爾在半導體產業(yè)的領先優(yōu)勢。
英特爾已決定將3D電晶體技術運用在其22奈米制程代號為Ivy Bridge的微處理器開發(fā)，屆時，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始量產的為酷睿(Core)處理器系列。
此外，3D電晶體技術亦可協(xié)助英特爾開發(fā)更高整合度的凌動(Atom)處理器，讓其在行動裝置與消費性等對功耗要求較嚴苛的市場發(fā)展如虎添翼。事實上，英特爾已計劃在32奈米Medfield之后，以22奈米制程結合3D電晶體技術開發(fā)第四代行動平臺。
英特爾3D、三閘電晶體結構示意圖
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%，而在運作時也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，因此相當適用于各種迷你掌上型裝置。
不同于傳統(tǒng)2D平面式結構的電晶體，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設計，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。薄片三個平面上各置有一個閘極，用來控制電流--兩側各有一個，第三個則置于頂端，而平面式電晶體則只有在頂端處置有唯一一個閘極。如此一來，更多的控制元件便能讓電晶體在切換至“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)間切換，以達到更好效能。
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