Intel vermeldet Durchbruch in der Chipentwicklung

05. Mai 2011 16:30 Uhr - sw

Intel hat nach eigenen Angaben einen bedeutenden Durchbruch in der Transistortechnologie erzielt. Das erste Mal seit deren Erfindung vor über 50 Jahren werden Silizium-Transistoren aus einem dreidimensionalen Aufbau bestehen. Diese so genannten Tri-Gate-Transistoren hat Intel erstmals im Jahr 2002 gezeigt und nun zur Serienreife gebracht.

Die Tri-Gate-Transistoren sollen in den für Anfang 2012 erwarteten Prozessoren der "Ivy Bridge"-Architektur zum Einsatz kommen. Die im 22-Nanomter-Verfahren gefertigten "Ivy Bridge"-Prozessoren lösen die "Sandy Bridge"-CPUs ab, die in der aktuellen iMac- und MacBook-Pro-Generation zu finden sind.

Intel über die Tri-Gate-Transistoren: "Die dreidimensionale Struktur der Tri-Gate-Transistoren löst die bisherige zweidimensionale Planar-Bauform ab. Diese Bausteine befinden sich nicht nur in allen Chips für Computer, Mobiltelefone und in der Unterhaltungselektronik, sondern auch in Autos, Raumschiffen, Haushaltsgeräten, medizinischen Geräten und vielen tausend anderen Geräten, die wir tagtäglich seit Jahrzehnten verwenden.



Forschungsingenieure waren sich schon lange der Vorteile einer 3D-Struktur bewusst, mit der es möglich ist, das Mooresche Gesetz fortzuschreiben, obwohl die Dimensionen immer kleiner werden und physikalische Gesetze die Grenze für die weitere Entwicklung darstellen. Der Schlüssel in diesem Durchbruch liegt in der Fähigkeit von Intel, sein neuartiges Design der 3D-Tri-Gate-Transistoren in die Massenproduktion einzuführen und damit nicht nur für das Mooresche Gesetz eine neue Ära einzuläuten, sondern auch die Tür zu einer neuen Generation von Innovationen über ein breites Spektrum von Geräten zu öffnen. [...]

Im Vergleich zu aktuellen zweidimensionalen 32nm Transistoren benötigen die 22nm 3D-Tri-Gate-Transistoren weniger Schaltstrom, stellen dabei aber bis zu 37 Prozent mehr Schaltgeschwindigkeit zur Verfügung. Dieser Fortschritt bedeutet, dass Prozessoren mit 3D-Tri-Gate-Transistoren für den Einsatz in kleinen tragbaren Geräten ideal geeignet sind, da diese mit niedrigem Schaltstrom auskommen müssen. Auch in anderen Anwendungsgebieten zeichnen sich die neuen Transistoren dadurch aus, dass sich bei gleicher Rechenleistung im Vergleich zu 32nm 2D-Transistoren der Strombedarf halbiert. [...]

Die 3D-Tri-Gate-Transistoren sind eine Neuerfindung des Transistors. Das traditionelle 'flache' zwei-dimensionale Gate wird durch einen unglaublich dünnen drei-dimensionalen 'Grat' ersetzt, der sich vertikal vom Siliziumsubstrat erhebt. Das Gate der 2D-Planar-Transistoren wird also in die dritte Dimension erweitert und umschließt auch auf den beiden Seiten diesen Grat, was eine bessere Kontrolle des Stromflusses ermöglicht. Der Strom fliesst so besser, wenn der Transistor eingeschaltet ist (für mehr Rechenleistung) und es gibt weniger Verluste, wenn der Transistor ausgeschaltet ist (um Energie zu sparen). Durch den sehr dünnen Grat kann der Transistor schneller als bisher zwischen diesen beiden Zuständen wechseln (wieder für mehr Rechenleistung).

Genauso wie Architekten den verfügbaren Platz besser nutzen, in dem sie Hochhäuser bauen, kann Intel die Transistordichte besser verwalten, was durch die Struktur der 3D-Tri-Gate-Transistoren ermöglicht wird. Da diese Grate senkrecht in die Höhe zeigen, können die Transistoren enger zusammengefügt werden, was ein wichtiger Punkt für die weitere Einhaltung des Mooreschen Gesetzes ist. Für die kommenden Generationen haben Entwickler auch die Möglichkeit, die Höhe der Grate zu steigern und damit noch höhere Rechenleistung und Energieersparnis zu ermöglichen."