- Intel ohlásil významný průlom a
historickou novinku v oblasti mikroprocesorů: první 3D tranzistory s označením
Tri-Gate. - Přechod na 3D tranzistory
Tri-Gate podporuje technologický pokrok a poskytuje energii pro budoucí rozvoj
Mooreova zákona. - Naprosto jedinečná kombinace
zvýšeného výkonu a nižší spotřeby energie umožňuje zlepšení napříč širokou
škálou budoucích zařízení založených na 22nm technologii od nejmenších
kapesních počítačů až po výkonné servery pracující pro cloud computing. - Intel představil 22nm
mikroprocesor, pracovně nazývaný Ivy Bridge, který bude prvním masově vyráběným
čipem, jenž bude využívat 3D tranzistory Tri-Gate.
SANTA CLARA, Kalifornie, 4. května
2011 – Společnost Intel dnes představila významný průlom
ve vývoji tranzistoru, tedy základního stavebního kamene moderní elektroniky.
Vůbec poprvé od vynálezu křemíkových tranzistorů před více než 50 lety budou
nyní do výroby uvedeny tranzistory využívající trojrozměrnou strukturu.
Společnost Intel zavede revoluční 3D tranzistor zvaný Tri-Gate, jehož základní
obrysy byly poprvé představeny v roce 2002, do masové výroby ve své 22nm
výrobní technologii v čipu, jenž je zatím kódově označován Ivy Bridge. Jeden
nanometr představuje miliardtinu metru.
Trojrozměrné tranzistory Tri-Gate představují zásadní odklon od
dvojrozměrných, plochých tranzistorů, které poháněly nejen všechny počítače,
mobilní telefony a přístroje spotřební elektroniky, ale také elektroniku v automobilech,
kosmických lodích, domácích spotřebičích, lékařských zařízeních a tisícovkách
dalších zařízení, která každodenně používáme již po desetiletí.
„Výzkumní
pracovníci společnosti Intel znovu přinesli revoluci do světa tranzistorů,
tentokrát vstupem do třetího rozměru,“ prohlásil Paul Otellini,
prezident a generální ředitel společnosti Intel. „Na
základě těchto tranzistorů vzniknou nová úchvatná zařízení a Mooreův zákon se
posune do nových oblastí.“
Vědci již delší dobu poukazují na výhody trojrozměrné struktury k udržení
tempa Mooreova zákona, jelikož rozměry elektronických zařízení se natolik
zmenšily, že se z nich staly bariéry bránící dalšímu pokroku. Klíčovým aspektem
pro dnes představenou novinku je schopnost Intelu využít tyto nové,
trojrozměrné tranzistory v masové výrobě, což spustí novou éru Mooreova zákona
a otevře dveře nové generaci inovací napříč širokým spektrem zařízení.
Mooreův zákon je předpověď tempa
vývoje počítačové technologie. Říká, že vývoj technologie se zrychlí zhruba
každé dva roky, přičemž se zároveň bude zvyšovat funkčnost, výkon a budou se
snižovat náklady. Mooreův zákon se stal základním modelem pro odvětví
polovodičů po více než 40 let.
Obrovské úspory energie a vyšší
výkon
Díky trojrozměrným tranzistorům Tri-Gate mohou procesory fungovat při
nižším napětí s nižším únikem energie, takže oproti předchozím procesorům
nabízejí bezkonkurenční kombinaci energetické účinnosti a výkonu. To poskytuje
zvláštní flexibilitu konstruktérům čipů, kteří si mohou vybírat tranzistory
určené pro nízkou spotřebu anebo naopak vysoký výkon – vše podle typu aplikace.
Trojrozměrné 22nm 3D tranzistory nabízejí oproti plochým tranzistorům Intel
32nm nárůst výkonu o 37 procent při nízkém napětí. Díky této úspoře jsou
tranzistory ideální pro použití v malých úsporných kapesních zařízeních. Nové
tranzistory spotřebují méně než polovinu energie potřebné pro staré tranzistory
na 32nm čipech.
„Výkonnostní nárůst a úspora energie
trojrozměrných tranzistorů Tri-Gate jsou něčím, co jsme v dějinách výpočetní
techniky zatím neviděli,“ říká Mark Bohr, výzkumný pracovník společnosti Intel. „Tento milník je něco víc než jen další dodržování
Mooreova zákona. Rozdíl ve spotřebě energie je podstatně větší, než na jaký
jsme zvyklí při vývoji od starší generace k nové. Výrobci díky tomu mohou
vyrábět ještě inteligentnější přístroje a samozřejmě to umožní i vývoj zcela
nových zařízení. Domníváme se, že tento revoluční krok ještě posílí vůdčí
postavení společnosti Intel v oblasti polovodičů.“
Pokračování v tempu inovace –
Mooreův zákon
Tranzistory jsou menší, levnější, energeticky úspornější a v souladu s
Mooreovým zákonem. Ten byl pojmenován po spoluzakladateli společnosti Intel
Gordonu Mooreovi. Zákon umožňuje společnosti Intel inovovat a inovace dál
integrovat, obohacovat své technologie o nové vlastnosti, rozšiřovat počet
jader na čipech, zvyšovat výkon a snižovat výrobní náklady na tranzistor.
Udržet vývoj Mooreova zákona je u 22nm generace ještě složitější, než tomu bylo v minulosti.
Výzkumní pracovníci společnosti Intel však tento vývoj očekávali, a proto již v
roce 2002 přišli s konceptem tranzistoru, který označili jako Tri-Gate. Dnes
představená novinka je tak vyvrcholením několikaletého vývoje, na němž se
podílely různé divize společnosti a který vyústil v uvedení tohoto tranzistoru
do sériové výroby.
Trojrozměrné tranzistory Tri-Gate jsou opravdu revoluční. Tradiční ploché
tranzistory byly nahrazeny neuvěřitelně tenkou trojrozměrnou křemíkovou vrstvou,
jež vertikálně vystupuje z křemíkového substrátu. Kontrola proudu je zajištěna
bránou na každé ze tří stran zmíněné vrstvy – dvě brány po stranách a jedna
nahoře namísto pouhé jedné nahoře, jako je tomu u dvojrozměrných tranzistorů.
Dodatečný tranzistor umožňuje maximální tok proudu při požadovaném vysokém
výkonu a naopak téměř nulový tok v případě, že výkon očekáván není. Díky tomu
se podařilo výrazně snížit spotřebu a tranzistor dokáže velice rychle přecházet
mezi dvěma výše zmíněnými stavy, což opět vede k vyššímu výkonu.
Stejně jako mrakodrapy umožňují městským architektům optimalizovat dostupné
místo tím, že se staví směrem vzhůru, tak trojrozměrný tranzistor Tri-Gate
nabízí konstruktérům počítačů způsob, jak řídit hustotu. Tranzistorové ploutve
jsou vertikální, tudíž je možné je umisťovat velice blízko sebe, což má klíčový
význam pro technologické a ekonomické přínosy Mooreova zákona. V budoucích
generacích budou konstruktéři moci zvyšovat výšku těchto ploutví a dosahovat
ještě vyššího výkonu a energetické úspornosti.
„Léta nás omezovala velikost tranzistoru,“ prohlásil Gordon Moore. „Tato změna v základní
struktuře představuje vskutku revoluční přístup. Je to přístup, který by měl
umožnit další pokračování Mooreova zákona a historického tempa inovace.“
První představení 22nm 3D
tranzistorů Tri-Gate
Tranzistor Tri-Gate bude implementován v novém 22nm výrobním procesu, který
označuje velikost tranzistoru. Do tečky na konci této věty by se vešlo přes 6
milionů tranzistorů Tri-Gate.
Společnost Intel dnes představila první 22nm mikroprocesor označovaný jako
Ivy Bridge pro notebooky, stolní počítače a servery. Právě procesory Intel®
Core™ budou prvními čipy, které budou využívat tranzistory 3D Tri-Gate.
Procesory Ivy Bridge se začnou sériově vyrábět do konce roku.
Dosažený průlom rovněž umožní uvést na trh další produkty postavené na
procesorech Intel® Atom™, které umožní vyšší škálovatelnost výkonu,
funkčnosti i kompatibility, přičemž zároveň uspokojí požadavky na výkon,
náklady a velikost.
