3D晶體管將大幅降低芯片耗電量
發布時間:2011-05-09 來源:電子市場
新聞事件:
- 因特爾開發3D晶體管將進入批量生產
事件影響:
- 新元器件將大幅降低芯片耗電量
5月5日上午消息,英特爾周三在舊金山展示了一項全新的3D晶體管技術,可以在性能不變的情況下,將處理器能耗降低一半。
英特爾宣布其研發的3D晶體管將首次投入批量生產,並將用於英特爾代號為Ivy Bridge的22納米處理器。采用該技術的產品有望於2012年初發布。
據介紹,英特爾的3D晶體管使得芯片能夠在更低的電壓下運行,並進一步減少漏電量,與之前最先進的晶體管相比,它的性能更高、能效更低。此前的芯片所用晶體管都為平麵晶體管。
英特爾表示,基於Ivy Bridge的英特爾酷睿係列處理器將是首批采用3D晶體管進行批量生產的芯片,將可用於筆記本電腦、服務器和台式機。隨後,英特爾淩動處理器也將采用最新的3D晶體管,但目前還沒有具體時間表。
摩爾定律預言,電腦的性能每2年可提高一倍,因為芯片上的晶體管數量每2年約增加一倍。對於消費者來說,英特爾晶體管的新設計意味著摩爾定律可繼續有效。
重大變革
英特爾號稱將推動半導體行業50多年來的最大技術變革,通過一款全新的設計為消費電子產品提供更為強大的芯片,而且不會以犧牲電池續航時間為代價。
該gai公gong司si計ji劃hua將jiang每mei款kuan芯xin片pian的de一yi個ge關guan鍵jian部bu件jian改gai造zao成cheng垂chui直zhi的de鰭qi狀zhuang結jie構gou,這zhe種zhong理li念nian類lei似si於yu在zai城cheng市shi中zhong修xiu建jian超chao高gao層ceng建jian築zhu來lai增zeng加jia辦ban公gong空kong間jian。本ben次ci改gai造zao的de部bu件jian是shi晶jing體ti管guan,這zhe是shi一yi種zhong基ji本ben的de電dian子zi元yuan件jian,幾ji乎hu所suo有you的de電dian子zi產chan品pin都dou會hui用yong到dao。當dang今jin的de微wei處chu理li器qi已yi經jing能neng夠gou包bao含han數shu十shi億yi個ge這zhe種zhong微wei型xing開kai關guan元yuan件jian。
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盡管競爭對手也在研究類似的技術,但英特爾卻是首家承諾將使用所謂的3D方法進行量產的企業。分析師認為,這一冒險之舉可以幫助英特爾在性能上與競爭對手相匹敵,從而扭轉被智能手機市場排擠的命運。
美國市場研究公司VLSI Research芯片製造專家丹·哈奇森(Dan Hutcheson)說:“我們討論這種3D電路已經有十多年了,但是沒有人有信心將其投入生產。”
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設計原理
2D平麵半導體製造工藝是由飛兆半導體公司(Fairchild Semiconductor)的吉恩·赫爾尼(Jean Hoerni)於1959年發明的。該技術後來被英特爾聯合創始人羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)采納,並用來生產集成電路。
英特爾高管表示,采用3D晶體管設計將比單純推出新一代生產技術帶來更多的益處。例如,在性能不變的情況下,新技術的能耗將比現有生產技術低一半。
“這是一種空前的成就。我們從來沒有以低電壓實現過這種性能。”負責新生產工藝開發的英特爾研究員馬克·波爾(Mark Bohr)說。
芯片設計師長期以來都在努力突破2Dsheji,zhezhongshejihuizaijingtiguanshangfugaizheyicengcengdehulianxianlan。eryingteerzhekuanxinshejideguanjianzaiyujingtiguanshangdeyigeyuanjian,tajuedingzhedianliudesuduyijidianliudexieluliang,congeryingxiangdaonenghao。
英特爾的工程師將電子的扁平傳輸渠道替換成一個鰭狀的結構,有三個麵被一種名為“門”(Gate)的設備包圍,這種設備的作用是開關電流。波爾表示,3D形狀增大了晶體管“開啟”狀態下的電流通過量,但在“關閉”的狀態下卻可以減少泄露量。
英特爾在2002發表的多篇論文中披露了基本方法,並且花了多年時間對其進行完善。該公司已經準備在今後的22納米生產工藝中全麵采用新的設計。英特爾當前的生產工藝為32納米。
成本因素
放(fang)棄(qi)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)成(cheng)本(ben)上(shang)漲(zhang),因(yin)此(ci)芯(xin)片(pian)公(gong)司(si)通(tong)常(chang)都(dou)會(hui)盡(jin)力(li)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)行(xing)為(wei)。波(bo)爾(er)表(biao)示(shi),使(shi)用(yong)新(xin)技(ji)術(shu)將(jiang)導(dao)致(zhi)英(ying)特(te)爾(er)的(de)成(cheng)品(pin)晶(jing)圓(yuan)成(cheng)本(ben)上(shang)漲(zhang)2%至3%,每個晶圓都包含數百個芯片。
美國市場研究公司Endpoint Technologies Associates市場研究員羅傑·凱(Roger Kay)說:“新的結構足以讓該公司生產出大量可靠的22納米芯片。”
其他企業今後也有望采用這種3D生產方法,但必須要等到生產工藝降到22納米以下。從AMD剝離出來的芯片製造商Globalfoundries周三表示,將在今後的20納米工藝中使用傳統的晶體管。該公司發言人稱,在推出後續生產工藝前,沒有必要使用3D晶體管技術。
英特爾架構集團執行副總裁大衛·珀爾馬特(David Perlmutter)在下一代開發代號為“Ivy Bridge”的微處理器中證明了這一技術。他表示,該技術可以對提升圖形電路的性能起到一定的幫助,英特爾在這一方麵落後於AMD和英偉達(Nvidia)。
但更大的問題在於,3D設計方法能否幫助英特爾的芯片在能耗效率上趕上使用ARM架構的競爭對手。珀爾馬特並未透露何時使用新工藝生產專門針對移動設備設計的淩動(Atom)處理器。
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