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Intel realizzerà transistor tridimensionali
Intel ha mostrato il design della sua prossima generazione di chip. Il nuovo design del transistor, che utilizza un gate tridimensionale anziché uno piatto, entrerà in produzione presso le fabbriche dell'azienda nel corso del prossimo anno. La società afferma che la struttura tridimensionale consentirà all'azienda di raddoppiare la densità dei suoi chip fornendo allo stesso tempo miglioramenti delle prestazioni e un minor consumo energetico. Il design verrà inizialmente implementato nei chip del processore Core dell'azienda, utilizzati per i desktop. Successivamente verranno integrati nella linea di chip mobili e portatili di Intel, chiamata Atom.
Intel afferma che la fabbricazione del chip sarà la prima produzione di grandi volumi di transistor tridimensionali. I nuovi chip sono il 37% più veloci di quelli attuali dell'azienda quando funzionano a bassa tensione per mantenere basso il consumo energetico. E richiedono metà della potenza per funzionare a una data velocità di commutazione. Il consumo di energia è importante nei dispositivi portatili perché determina la durata della batteria. È anche cruciale nelle server farm assetate di energia che compongono il cloud.
I migliori chip oggi sul mercato utilizzano transistor planari di 32 nanometri. La prossima generazione utilizzerà transistor a 22 nanometri. Per racchiudere più potenza di elaborazione in quelle dimensioni più piccole senza inviare requisiti di alimentazione alle stelle, l'azienda ha dovuto ricorrere a un nuovo design. La difficoltà nel ridimensionare il dispositivo planare stava diventando estrema, afferma William Holt , direttore generale del gruppo tecnologico e manifatturiero di Intel. I chip a 22 nanometri dell'azienda saranno realizzati interamente con transistor tridimensionali.
Man mano che diventano sempre più piccoli, i transistor convenzionali sono soggetti a un problema chiamato dispersione. Ciò significa che quando il transistor è spento, scorre ancora una piccola quantità di corrente. Questo porta a errori e drena energia. Intel afferma che il design tridimensionale è meno soggetto a questo problema.
I transistor convenzionali utilizzano un elettrodo metallico, chiamato gate, per controllare il flusso di elettroni attraverso un canale planare nel substrato di silicio. Quando la corrente applicata dal gate è sufficientemente alta, gli elettroni fluiscono attraverso il canale tra gli elettrodi source e drain. Il design tridimensionale di Intel ha questi stessi elementi di base. Ma invece di essere piatto, il canale è un'aletta rialzata di silicio circondata su tre lati dal cancello. Ciò consente una connessione più intima tra il gate e il canale e ciò a sua volta consente un migliore controllo, riducendo notevolmente le perdite. Collegando un set di elettrodi a più alette in un singolo transistor, l'azienda può realizzare transistor che funzionano con una corrente di pilotaggio maggiore, un vantaggio per il funzionamento ad alte prestazioni.
Costruire: Il transistor da 32 nanometri a sinistra è utilizzato oggi nei chip Intel; il nuovo transistor tridimensionale a 22 nanometri dell'azienda è a destra. Nel nuovo transistor, i gate si intersecano con le alette di silicio che si ergono dalla superficie del chip e interagiscono con il gate su tre lati, un design che si traduce in una minore dispersione di corrente.
L'azienda sviluppa il transistor tri-gate dal 2002. La vera sfida è stata prepararlo per la produzione, afferma Mark Bohr, senior fellow di Intel. Bohr ipotizza che l'azienda abbia un vantaggio di tre anni rispetto ad altri produttori di chip con questa tecnologia.
Intel afferma che la produzione dei transistor tridimensionali non richiederà nuove tecnologie di produzione. Ulteriori passaggi di incisione porteranno a un piccolo aumento dei costi di produzione.
La società afferma che il design tridimensionale si adatterà ulteriormente alla prossima generazione di chip, che utilizzerà transistor a 14 nanometri. Oltre a ciò, avrà bisogno di qualcosa di nuovo. Siamo davvero in un'era in cui non possiamo più ridurre le dimensioni dei transistor e aspettarci vantaggi significativi, afferma Bohr. Dobbiamo innovare continuamente e inventare nuove strutture e materiali.