摩尔定律像一盏明灯,推动着半导体产业不断的进步。就在摩尔定律路数将近的时刻,英特尔带来令举世震撼的消息,其晶体管技术取得革命性突破,3D晶体管将史无前例的投入批量生产。英特尔的3-D三栅极晶体管技术将批量投产代号为Ivy Bridge的22nm处理器。这意味着英特尔不仅为摩尔定律注入新的活力,还将巩固其霸主地位,对移动市场领域的老大ARM造成威胁。本专题将介绍3D晶体管技术、发展动向,以及对半导体产业的深远影响。

什么是3-D三栅极晶体管技术?

传统“平面的”2-D平面栅极被超级纤薄的、从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物所代替(如左图)。电流控制是通过在鳍状物三面的每一面安装一个栅极而实现的(两侧和顶部各有一个栅极),而不是像2-D平面晶体管那样,只在顶部有一个栅极。由于这些硅鳍片都是垂直的,晶体管可以更加紧密地靠在一起,从而大大提高晶体管密度。【更多….】

优势:这种设计使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过(高性能),而在“关”的状态下尽可能让电流接近零(即减少漏电,低能耗),同时还能在两种状态之间迅速切换,进一步实现更高性能。Intel称,22nm 3-D Tri-Gate三维晶体管相比于32nm平面晶体管可带来最多37%的性能提升,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%。

Intel早在2002年就宣布了3-D晶体管设计,先后经过了单鳍片晶体管展示(2002年)、多鳍片晶体管展示(2003年)、三栅极SRAM单元展示(2006年)、三栅极后栅极(RMG)工艺开发(2007年),直至今日方才真正成熟。这一突破的关键之处在于,Intel可将其用于大批量的微处理器芯片生产流水线,而不仅仅停留在试验阶段。【更多…】

产业影响

摩尔定律预测了硅技术的发展步伐,晶体管密度大约每两年便会增加一倍,同时其功能和性能将提高,而成本则会降低。40多年来,摩尔定律已经成为半导体行业的基本商业模式。面对设备尺寸的不断小型化,物理定律成为晶体管技术进步的障碍,业界不断发出摩尔定律将走到尽头的言论,科学家也已意识到3-D结构对延续摩尔定律的重要意义。英特尔3-D三栅极晶体管这一革命性成果,延续了摩尔定律,开启了摩尔定律又一新时代! 【更多….】

“三栅极技术将让X86在与ARM的对决中占据优势。从功耗角度来看,X86在笔记本、上网本、平板和智能手机领域会越来越有竞争力。” ——HIS的分析
“英特尔是否能迅速闯进ARM的领土,还未知。ARM自己的能效也在进步。英特尔跳出核心PC市场范围的关键是能否推出一款处理器,足够强大,可以在移动计算领域一争高下。”——Matrix分析师Adrien Bommelaer
“英特尔新3D三栅极设计将不足以成就该公司在移动市场的野心。”——Gartner分析师