הטרנזיסטורים החדשים עבור שבבי ה-22 ננומטר מציעים שילוב חסר תקדים של חיסכון באנרגיה ושיפור בביצועים
החדשות העיקריות
• אינטל מכריזה על פריצת דרך טכנית חשובה וחידוש היסטורי במיקרו מעבדים: הטרנזיסטורים התלת-ממדיים הראשונים בעולם, הקרויים Tri-Gate, בטכנולוגיית ייצור.
• המעבר לטרנזיסטורים תלת-ממדיים Tri-Gate תומך בקצב הקדמה הטכנולוגית וימשיך להניע את “חוק מוּר” עוד שנים רבות.
• שילוב חסר תקדים של שיפור בביצועים והפחתת צריכת החשמל יאפשר חידושים חדשים במגוון התקנים עתידיים המבוססים על שבבי 22 ננומטר, מההתקנים הנישאים הקטנים ביותר עד לשרתים רבי עוצמה היושבים בענן.
• אינטל מציגה מיקרו מעבד 22 ננומטר – ששם הקוד שלו Ivy Bridge – שיהיה השבב הראשון בייצור בנפח גבוה שיעשה שימוש בטרנזיסטורים תלת-ממדיים Tri-Gate.
4 במאי, 2011 – אינטל הכריזה היום על פריצת דרך משמעותית באבולוציה של הטרנזיסטור, אותה אבן בניין מיקרוסקופית של האלקטרוניקה המודרנית. לראשונה מאז המצאת טרנזיסטורי הסיליקון לפני יותר מ-50 שנה, טרנזיסטורים העושים שימוש במבנה תלת-ממדי ייכנסו לשימוש בייצור בנפח גבוה. אינטל תשלב את הטרנזיסטור התלת ממדי המהפכני החדש, הקרוי Tri-Gate, אשר חשפה לראשונה ב-2002, בייצור מסיבי בצומת ה-22 ננומטר בשבב של אינטל ששם הקוד שלו Ivy Bridge. ננומטר היא יחידת מידה השווה לאחד חלקי מיליארד של מטר.
טרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים מייצגים נטישה של היסודות המישוריים הדו-ממדיים שלפיהם נבנו טרנזיסטורים עד היום, והניעו לא רק את כל המחשבים, הטלפונים הניידים ומוצרי הצריכה האלקטרוניים עד היום, אלא גם את לוחות הבקרה האלקטרוניים במכוניות, כלי טיס, מכשירי חשמל ביתיים, התקנים רפואיים, ולמעשה אלפי התקנים יומיומיים אחרים במשך עשרות שנים.
“המדענים והמהנדסים של אינטל המציאו מחדש את הטרנזיסטור, והפעם עם ממד שלישי,” אמר נשיא ומנכ”ל אינטל, פול אוטליני. “היכולת החדשה הזו תאפשר יצירת התקנים מדהימים שיעצבו מחדש את פני עולמנו, ובמקביל, חוק מור יתרחב להיקפים חדשים שלא שיערנו.”
כבר זמן רב שהמדענים מכירים ביתרונות של מבנה תלת-ממדי כאמצעי שידביק את הקצב של חוק מור במקביל לממדיהם הפיזיים של ההתקנים ההולכים וקטנים עד שהם מהווים מכשול להמשך ההתקדמות. המפתח לפריצת הדרך שעליה הוכרז היום, היא יכולתה של אינטל לפרוס את המבנה התלת-ממדי של טרנזיסטורי Tri-Gate בייצור בנפח גבוה המאפשר כניסה לעידן הבא של חוק מוּר, ופותח את הדלת בפני דור חדש של חידושים בקשת רחבה של התקנים. חוק מוּר הוא תחזית לקצב ההתפתחות של טכנולוגיית הסיליקון, האומר שמדי שנתיים תוכפל צפיפות הטרנזיסטורים במקביל להגדלת הפונקציונליות והביצועים והפחתת העלויות. חוק מור הוא המודל העסקי הבסיסי של תעשיית המוליכים למחצה כבר יותר מ-40 שנה.
חיסכון חסר תקדים באנרגיה ושיפור עצום בביצועים
טרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים של אינטל מאפשרים לשבבים לפעול במתח חשמלי נמוך יותר ועם פחות זליגות ולספק שילוב חסר תקדים של ביצועים משופרים ויעילות אנרגטית בהשוואה לדורות הקודמים של טרנזיסטורים מתוחכמים. היכולות מעניקות למתכנני השבבים את הגמישות כדי לבחור בשבבים המיועדים לביצועים חסכוניים באנרגיה או לביצועים גבוהים, בהתאם ליישום שעבורו הם מפתחים.
טרנזיסטורי 22 ננומטר Tri-Gate התלת-ממדיים מספקים גידול של עד 37 אחוזים בביצועים במתח נמוך בהשוואה לטרנזיסטורי 32 ננומטר המישוריים של אינטל. המשמעות של גידול עצום זה היא שהם אידיאליים לשימוש בהתקנים נישאים קטנים הפועלים תוך ניצול אנרגיה פחותה כאשר הם עוברים “הלוך ושוב” ממשימה למשימה. או במלים אחרות, הטרנזיסטורים החדשים צורכים פחות ממחצית החשמל באותה רמת ביצועים כמו טרנזיסטורים מישוריים דו-ממדיים על גבי שבבי 32 ננומטר.
“השיפור בביצועים והחיסכון באנרגיה שמציעים טרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים הייחודיים של אינטל אינו דומה לשום חידוש שהיינו עדים לו בעבר,” אמר מארק בוהר, עמית בכיר באינטל. “אבן דרך זו עולה בהרבה על עוד חידוש המאפשר להמשיך את חוק מוּר. יתרונות החיסכון באנרגיה עולים בהרבה על היתרונות שהורגלנו לראות במעבר מדור תהליכי אחד לבא אחריו. פריצת הדרך הזו תספק למתכננים שלנו את הגמישות ליצור התקנים חדשים הרבה יותר חכמים ותאפשר התקנים שטרם התאפשרו עד היום. אנו מאמינים שפריצת הדרך תחזק עוד את מנהיגותה של אינטל בתעשיית המוליכים למחצה.”
ממשיכים את קצב החדשנות – חוק מוּר
הטרנזיסטורים הולכים וקטנים, וגם נעשים זולים וחסכוניים יותר באנרגיה בהתאם לחוק מור, הקרוי כך על שמו של גורדון מוּר, ממייסדי אינטל. זו הסיבה שאינטל הצליחה לאורך השנים לחדש, לשלב, ולהוסיף עוד תכונות וליבות מחשוב לכל שבב ובכך להגדיל את הביצועים ולהפחית את עלות הייצור של כל טרנזיסטור.
האתגר של הדבקת הקצב של חוק מור נעשה מורכב יותר בדור ה-22 ננומטר. אינטל חזתה את הקושי החדש וב-2002 המציאו מדעני המחקר שלה את טרנזיסטור Tri-Gate, שנקרא כך על שם שלושת הצדדים של השער. ההכרזה של היום באה בעקבות שנות פיתוח נוספות ומאמץ מתואם של המחקר, הפיתוח והייצור בחברה. זהו היישום של עבודת הפיתוח לקראת ייצור בנפח גבוה.
טרנזיסטורי Tri-Gate התלת ממדיים ממציאים מחדש את הטרנזיסטור. השער המסורתי הינו “שטוח”, כלומר מישורי ודו ממדי. כעת, הוא מוחלף בסנפיר סיליקון תלת ממדי ודקיק ביותר המתרומם באופן אנכי מאמצע הסיליקון. בקרת הזרם מושגת באמצעות התקנת שער בכל אחד משלושת צידיו של הסנפיר – שניים מכל צד ואחד מלמעלה, במקום רק אחד מלמעלה, כפי שנעשה בטרנזיסטורים המישוריים הדו-ממדיים. הבקרה הנוספת מאפשרת לכמות זרם מרבית לזרום כאשר הטרנזיסטור במצב “ON” (כדי לבצע), וקרוב לאפס כאשר הוא במצב “OFF” (צמצום צריכת האנרגיה), ומאפשרת לטרנזיסטור לעבור במהירות רבה ביותר ממצב למצב (שוב, כדי לספק ביצועים משופרים).
בדיוק כפי שגורדי שחקים אפשרו לאדריכלי הערים למטב את ניצול המרחב הקיים באמצעות בנייה לגובה, טרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים של אינטל מספקים דרך לניהול צפיפות. מאחר והסנפירים אנכיים באופיים, ניתן לצופף קרוב יותר את הטרנזיסטורים עליהם ולהשיג את המרכיב הקריטי להשגת יתרונות טכנולוגיים וכלכליים, כמו גם לשמר את חוק מור. בדורות הבאים יוכלו המתכננים להמשיך ול”בנות לגובה” את הסנפירים על מנת להוסיף עוד ביצועים וחיסכון באנרגיה.
“במשך שנים ניצבנו בפני המגבלות על הקוטן של הטרנזיסטורים,” אמר מוּר. “שינוי המבנה הבסיסי מייצג גישה מהפכנית באמת אשר תאפשר לחוק מור ולקצב החדשנות ההיסטורי להמשיך באין מפריע.”
ההדגמה הראשונה בעולם של טרנזיסטורי 22 ננומטר Tri-Gate תלת-ממדיים
טרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים ייושמו בתהליך הייצור החדש של החברה, הקרוי 22nm node, בהתאם לגודל של כל טרנזיסטור. לשם המחשה, הנקודה שבסוף המשפט הזה יכולה להכיל יותר משישה מיליון טרנזיסטורי 22 ננומטר Tri-Gate.
אינטל הדגימה היום את המיקרו מעבד 22 ננומטר הראשון בעולם, ששם הקוד שלו Ivy Bridge בעת פעולה במחשב נייד, שרת ומחשב שולחני. משפחת המעבדים המבוססים על משפחת המעבדים Ivy Bridge-based Intel® Core™ family processors יהיו המעבדים הראשונים בייצור עתיר נפח שיעשו שימוש בטרנזיסטורים Tri-Gate תלת-ממדיים. Ivy Bridge מתוכנן להיכנס לייצור בנפח גבוה בסוף השנה.
פריצת הדרך הזו בטכנולוגיית הסיליקון גם תסייע לייצור מוצרים מבוססי מעבדי Intel® Atom™ עם אינטגרציה הדוקה יותר, וירחיבו את הביצועים, הפונקציונליות ותאימות התוכנה של הארכיטקטורה של אינטל תוך עמידה בדרישות האנרגיה, העלות והגודל עבור הצרכים המגוונים של מגזרי השוק השונים.
