為了在硅芯片上擠入更多的元件,英特爾已開始大規(guī)模生產(chǎn)基于3-D晶體管的處理器。這一舉動不僅延長了摩爾定律(根據(jù)該定律,每塊芯片上的晶體管數(shù)量每兩年就會翻一番)的壽命,而且有助于大幅提升處理器的能效和運(yùn)行速度。
傳統(tǒng)芯片中的電流是由柵極所產(chǎn)生的電場控制的,柵極下方的導(dǎo)電溝道寬而薄,嵌在硅基片內(nèi)。而在3-D晶體管中,這些溝道都立了起來,突出于芯片表面。因而,溝道的頂部和兩側(cè)都與柵極相接,使其基本不會受到下方基片中雜散電荷的干擾。而在早先的晶體管中,這些電荷會對柵極阻斷電流的能力構(gòu)成干擾,從而導(dǎo)致電流泄漏不斷出現(xiàn)。
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新式晶體管擁有垂直的導(dǎo)電溝道。而在老式設(shè)計(jì)(插圖)中,導(dǎo)電溝道是平鋪在柵極下方的。
由于幾乎不存在電流泄漏,晶體管的開關(guān)過程就變得更利落、更迅捷,而且由于設(shè)計(jì)者不必再擔(dān)心泄漏電流會被誤當(dāng)作“通電”信號,3-D晶體管也會變得更省電。
英特爾宣稱,3-D晶體管的開關(guān)速度比先前的晶體管要快至多37%,或是能耗降低一半。開關(guān)更快意味著芯片的運(yùn)行速度會更快。此外,由于所占的體積單元較小,晶體管能夠封裝得更為致密。晶體管之間信號傳輸時間會縮短,從而有助于進(jìn)一步提升芯片的速度。
基于這項(xiàng)技術(shù)的第一款處理器將很快出現(xiàn)在筆記本電腦中,但尤其讓電子工業(yè)界感到激動的是,節(jié)能在手持設(shè)備中的前景,因?yàn)樗馕吨O(shè)計(jì)者無需擴(kuò)充電池容量就能升級設(shè)備的性能,或是縮小電池體積的同時亦不會導(dǎo)致性能下降。“十年前,大家只會關(guān)注如何讓芯片跑得更快,”英特爾工藝技術(shù)部門負(fù)責(zé)人馬克?波爾(Mark Bohr)說,“如今,低能耗的重要性則大大增加?!彼€補(bǔ)充說,在手持設(shè)備中使用3-D晶體管會讓節(jié)能和性能提升的效果得以放大,因?yàn)榫w管體積的縮小使得單塊芯片能夠承擔(dān)存儲、寬頻通訊和GPS等多項(xiàng)功能,而以往上述每項(xiàng)功能都需要一塊芯片獨(dú)立承擔(dān)。隨著芯片數(shù)量的減少,電池體積的縮小,這些電子設(shè)備將能夠以更小的體積實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能。
3-D晶體管設(shè)計(jì)為電子工業(yè)在今后五年的進(jìn)一步發(fā)展留足了空間。
英特爾之前的芯片每平方毫米可容納487萬個晶體管;新式芯片為875萬個,預(yù)計(jì)到2017年,這一數(shù)字將飆升至約3000萬?!霸谶@一技術(shù)的推動下,硅還會繁榮若干代?!辈栒f。
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