Транзисторы получают третье измерение

Инженеры корпорации Intel разработали новую, пространственную конструкцию транзисторов, благодаря которой персональные компьютеры, смартфоны и планшетники могут стать более быстродействующими и энергоэффективными.

Начать использовать трехмерные транзисторы планируется с переходом на новый технологический процесс изготовления микросхем — 22-нанометровый.

Как объясняет Марк Бор, старший научный сотрудник Intel, новые транзисторы, называемые трехзатворными, будут иметь пространственную структуру, в отличие от применявшихся до сих пор двухмерных. Вместо плоского затвора у 3D-транзисторов будет тонкий вертикальный «плавник», возвышающийся над кремниевой подложкой.

По мнению Бора, новая технология позволит формировать транзисторы более быстрые, компактные и энергоэффективные, чем раньше. Новшество обеспечит преимущества всем продуктовым линейкам Intel, от процессоров для самых быстрых серверов до энергоэффективных чипов для смартфонов.

Трехзатворные транзисторы будут на 37% более быстрыми, чем те, которые Intel сейчас изготавливает по 32-нанометровой технологии. Транзисторы нового типа потребляют в два с лишним раза меньше энергии, чем плоские, используемые в 32-нанометровых чипах. Сами же чипы, как заявляет Бор, станут дешевле.

Преимущества новой транзисторной технологии можно будет ощутить на будущих процессорах семейства Atom, — пообещал Дади Перлмуттер, генеральный менеджер Intel Architecture Group. Эти малопотребляющие чипы предназначены для планшетных компьютеров, нетбуков, смартфонов и телеприставок. По утверждению Перлмуттера, чипы с 3D-транзисторами будут «мощными с точки производительности и мощными с точки зрения энергопотребления».

В Intel рассчитывают, что благодаря новой конструкции транзисторов корпорация сможет догнать производителей процессоров, пользующихся ядром ARM. Считается, что чипы архитектуры ARM, которые применяются сегодня в большинстве планшетников и смартфонов, более энергоэффективны, чем процессоры Intel x86.

Изыскания в области трехзатворных транзисторов в Intel ведутся уже на протяжении десяти лет. Бор уверен, что корпорация станет первой, кто выведет данную технологию на стадию производства. Разработка трехмерных транзисторов идет и в других компаниях, однако они планируют начать использовать их только с переходом на 14-нанометровый технологический процесс, появление которого ожидается лишь через много лет.

При «высотном» строительстве чипов в них можно вместить больше транзисторов, но сохранить при этом прежнюю плотность упаковки элементов и малые габариты, утверждает Бор.

«Сложность дальнейшего масштабирования плоских устройств стала достигать крайних пределов», — отметил Бор.

С точки зрения Дина Маккэррона, главного аналитика Mercury Research, технические подробности о 3D-транзисторах не вполне понятны, но тем не менее данная разработка имеет большое значение: «Мы часто упускаем из виду, что все высокие технологии в конечном итоге зависят от характеристик транзисторов».

По предположению Маккэррона, трехмерная структура позволяет Intel уменьшить габариты транзистора, но при этом увеличить его площадь, благодаря чему через элемент может протекать больший ток, а это является ключом к повышению производительности транзистора. В то же время с появлением у полупроводниковой схемы третьего измерения повышается вероятность дефектов в чипе, — полагает он. «Однако факт, что Intel готова начинать серийное производство, указывает на то, что эти проблемы решены, — добавляет аналитик. — Корпорации осталось лишь верно спланировать сроки».

Intel постоянно совершенствует свои производственные процессы, благодаря чему процессоры корпорации становятся не только компактнее и производительнее, но еще и энергоэффективнее. Первыми чипами, которые будут выпускаться по технологии 22 нм, станут процессоры Core для настольных компьютеров, имеющие микроархитектуру под кодовым названием Ivy Bridge. Среди новых особенностей процессоров на базе Ivy Bridge — аппаратная поддержка графической технологии DirectX 11. В Intel сообщили также, что выпуск 22-нанометровых процессоров для планшетных компьютеров запланирован на 2013 год.