Intel宣布在微處理器晶體管設(shè)計(jì)上取得了一項(xiàng)重大的突破，沿用50多年的傳統(tǒng)硅晶體管將實(shí)現(xiàn)3D架構(gòu)，Intel將其命名Tri-Gate。
32nm二維晶體管與22nm三維晶體管對(duì)比
其實(shí)早在2002年Intel即發(fā)現(xiàn)了這一技術(shù)，現(xiàn)在Intel把它融入到22nm的“Ivy Bridge”芯片，Ivy Bridge晶體管的數(shù)量將達(dá)到10億。
Intel發(fā)明3D晶體管技術(shù) 22nm工藝采用
3D Tri-Gate晶體管架構(gòu)將取代現(xiàn)有的2D架構(gòu)，不僅僅在CPU領(lǐng)域，手機(jī)和消費(fèi)電子等都將應(yīng)用這一技術(shù)。
有效提高單位面積晶體管的數(shù)量
Intel3D Tri-Gate晶體管機(jī)構(gòu)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使得單位面積內(nèi)的晶體管數(shù)量得到極大的提高，以往芯片受限于面積限制而無(wú)法設(shè)計(jì)更高性能的產(chǎn)品將不會(huì)存在了。
22nm 3D Tri-Gate晶體管模型圖
3D Tri-Gate使用一個(gè)薄得不可思議的三維硅鰭片取代了傳統(tǒng)二維晶體管上的平面柵極，形象地說(shuō)就是從硅基底上站了起來(lái)。硅鰭片的三個(gè)面都安排了一個(gè)柵極，其中兩側(cè)各一個(gè)、頂面一個(gè)，用于輔助電流控制，而2-D二維晶體管只在頂部有一個(gè)。由于這些硅鰭片都是垂直的，晶體管可以更加緊密地靠在一起，從而大大提高晶體管密度。
3D Tri-Gate晶體管結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
這種設(shè)計(jì)可以在晶體管開(kāi)啟狀態(tài)(高性能負(fù)載)時(shí)通過(guò)盡可能多的電流，同時(shí)在晶體管關(guān)閉狀態(tài)(節(jié)能)將電流降至幾乎為零，而且能在兩種狀態(tài)之間極速切換。Intel還計(jì)劃今后繼續(xù)提高硅鰭片的高度，從而獲得更高的性能和效率。
顯著提升供電效率，降低能耗
全新的3D Tri-Gate能夠提供同等性能的同時(shí)，功耗降低一半。新的接口極大的減少了漏電率。閾值電壓可以得到極大的降低。
晶體管工作在更低的電壓下，功耗也會(huì)得到顯著下降，而我們關(guān)心的處理器的工作頻率也會(huì)得到相應(yīng)的提高
電壓降低0.2V
相比現(xiàn)在的32nm制程，處理器電壓可降低0.2V。
即使在同等電壓下，新的22nm 3D Tri-Gate晶體管架構(gòu)性能也可提升37%。
加速移動(dòng)處理芯片的步伐
我們知道移動(dòng)芯片嚴(yán)重的依賴功耗和體積，Intel 3D Tri-Gate將會(huì)在未來(lái)應(yīng)用到這一領(lǐng)域。
相對(duì)于傳統(tǒng)的2D晶體管結(jié)構(gòu)，晶體管的數(shù)量將得到極大提高，我們印象中的嵌入式芯片的性能將媲美傳統(tǒng)處理器。而移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間也會(huì)隨著芯片功耗的降低得到提高。
在新的3D Tri-Gate晶體管架構(gòu)的帶動(dòng)下，移動(dòng)設(shè)備將迎來(lái)新的黃金發(fā)展時(shí)期，技術(shù)的更新速度將明顯加快，同時(shí)將會(huì)有越來(lái)越多的產(chǎn)品面世，屆時(shí)整個(gè)行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)欣欣向榮的局面。
延續(xù)摩爾定律
平面晶體管數(shù)量的提升只能純粹的依靠新的工藝，3D Tri-Gate技術(shù)的引入，晶體管數(shù)量提升就變得非常容易了，摩爾定律將會(huì)依舊成立。
從Intel這份路線圖上面我們可以看到不僅僅是22nm，更新的14nm，10nm技術(shù)也在不久的未來(lái)推出。
Tick-Tock成功延伸
之前單鰭片晶體管、多鰭片晶體管、三柵極SRAM單元、三柵極后柵極(RMG)終于擺脫實(shí)驗(yàn)，步入了真實(shí)軌道， Intel可將這一技術(shù)用于大批量的微處理器芯片生產(chǎn)流水線，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。
“晶體管將變得更小、更便宜也更加高效”，摩爾定律也有望迎來(lái)新的發(fā)展篇章。
3D Tri-Gate試水Ivy Bridge
按照Intel的規(guī)劃，Ivy Bridge芯片將首次使用這一技術(shù)，之前我們關(guān)于Ivy Bridge介紹時(shí)提到芯片的架構(gòu)改變不大。而現(xiàn)在Intel給Ivy Bridge注入3D Tri-Gate這一元素后，相信我們認(rèn)識(shí)的22nm版本“Sandy Bridge”將會(huì)獲得質(zhì)的飛躍。
22nm 3D Tri-Gate成功的實(shí)現(xiàn)了性能的飛躍，同時(shí)功耗也得到極大降低，在晶體管關(guān)閉狀態(tài)將電流降至幾乎為零，而且能在兩種狀態(tài)之間極速切換。
22nm的3D Tri-Gate晶體管立體結(jié)構(gòu)在單位面積承載更多的晶體管數(shù)量，助Ivy Bridge晶體管數(shù)量成功突破10億。
伴隨處理性能提升，顯示性能的增強(qiáng)，22nm Ivy Bridge無(wú)疑會(huì)成為Intel的劃時(shí)代意義的產(chǎn)品，我們將拭目以待。 |
