3-D结构晶体管首次问世 为摩尔定律注入新活力

2011-5-06 09:09 来源: 科学时报
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22纳米制程技术实现突破

5月5日,英特尔公司宣布,自50多年前硅晶体管发明以来,3-D结构的晶体管首次问世。该公司推出的三栅极(Tri-Gate)3-D晶体管设计成功实现了22纳米制程技术的突破,从而推翻了摩尔定律即将走到尽头的判断。

  据英特尔技术与制造事业部亚洲区发言人柯必杰介绍,这款3-D三栅极晶体管代表着从2-D平面晶体管结构的根本性转变,同时也为摩尔定律注入了新的活力。

  他表示,要在22纳米制程时代延续摩尔定律,是一项非常复杂的技术。经过十几年的努力,通过采用3-D结构,英特尔终于在这项技术上取得了突破。对于22纳米三栅极晶体管的大小,他举了两个形象的例子:一个针头上就可以容纳超过1亿个22纳米三栅极晶体管;而要想用肉眼看到它,人们必须把一块芯片放大到比房子还大。

  对于这项成果,英特尔创始人之一、摩尔定律的提出者戈登·摩尔的评价是:“在多年的探索中,我们已经看到晶体管尺寸缩小所面临的极限。今天这种在基本结构层面上的改变,是一种真正革命性的突破,它能够让摩尔定律以及创新的历史步伐继续保持活力。”

  记者在发布会现场看到,与3-D三栅极晶体管相比,传统“扁平”的2-D平面栅极被从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物所代替。鳍状物的每一面都安装了一个栅极,而不是像2-D平面晶体管那样,只在顶部有一个栅极。更多的控制可以使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过,而在“关”的状态下尽可能让电流接近零,同时还能在两种状态之间迅速切换。

  据悉,与之前的32纳米平面晶体管相比,22纳米3-D三栅极晶体管在低电压下可将性能提高37%,在相同性能的情况下电量消耗将减少50%,而其造价仅提高2%~3%。

  当天,英特尔还向记者展示了全球首个研发代号为Ivy Bridge的22纳米微处理器。这款处理器的适用范围可小到手机、平板电脑等手持式设备,大到台式机、服务器等大型设备。据悉,基于Ivy Bridge的英特尔酷睿系列处理器将是首批采用3-D三栅极晶体管进行批量生产的芯片。Ivy Bridge预计将在年底前投入批量生产。

  柯必杰还向记者透露,下一步英特尔将着力突破14纳米制程技术,届时,有可能继续采用3-D结构的设计,也有可能再度进行革命性的创新。