Rivoluzione Intel: processori a 22 nanometri con transistor tri-gate

Processo a 22 nanometri e transistor trigate. Ecco le due novità annunciate oggi da Intel nel corso di un incontro, ancora in corso, e anticipato dalla società di Santa Clara come “il più significativo dell’anno dal punto di vista della tecnologia”. Correttamente previsti da alcuni analisti, il processo a 22 nanometri e i transistor con struttura tridimensionale in effetti rappresentano un salto dal punto di vista evolutivo molto importante. In particolare i transistor trigate sono un cambiamento di portata storica, la prima mutazione che potremmo definire “genetica” nell’elemento costitutivo di base dei processori, una re-invenzione del transistor.

«Il tradizionale gate planare bidimensionale “piatto” – dice Intel – viene sostituito da un’aletta di silicio tridimensionale, che si sviluppa in verticale dal substrato di silicio. Il controllo della corrente viene ottenuto, implementando un gate su ognuno dei tre lati dell’aletta, due su ogni lato e uno sulla parte superiore, anziché solo sulla parte superiore come nel caso dei transistor planari bidimensionali. Questo controllo aggiuntivo rende possibile il massimo flusso di corrente quando il transistor è in piena attività (stato “on” per le prestazioni) e il più possibile vicino allo zero quando è inattivo (stato “off” per ridurre il consumo energetico), e consente al transistor di passare con estrema velocità tra i due stati (anche in questo caso per le prestazioni)». Con i transistor tri-gate 3D di Intel, i chip operano a una tensione inferiore e con una minore dispersione di elettricità, per offrire di prestazioni migliorate ed efficienza energetica rispetto ai precedenti transistor. Queste potenzialità offrono ai designer la flessibilità di scegliere transistor destinati al basso consumo o alle prestazioni elevate, a seconda dell’applicazione implementata.

Così come la pianificazione urbanistica prevede la realizzazione di grattacieli per ottimizzare lo spazio disponibile costruendo in altezza, la struttura dei transistor tri-gate 3D di Intel offre la possibilità di gestire efficacemente la densità. Poiché queste alette sono verticali per loro natura, è possibile incrementare la densità dei transistor, un aspetto importante ai fini dei vantaggi tecnologici ed economici della Legge di Moore. Per le future generazioni, i progettisti avranno inoltre la possibilità di continuare ad aumentare l’altezza delle alette per migliorare ulteriormente le prestazioni e l’efficienza energetica.

Il transistor tri-gate 3D verrà implementato nel prossimo processo di produzione di Intel, il cosiddetto nodo a 22 nm, in riferimento alle dimensioni delle singole caratteristiche del transistor. Il primo processore a 22 nanometri sarà il successore di Sandy Bridge, nome in codice “Ivy Bridge” che sarà anche il primo con i transistor tri-gate 3D. Ivy Bridge dovrebbe essere pronto per la produzione in grandi quantità entro la fine dell’anno.I transistor tri-gate 3D a 22 nm offrono prestazioni a bassa tensione  fino al 37% più elevate rispetto ai transistor planari, quelli tradizionali a singolo gate, a 32 nm di Intel e consumano meno della metà dell’energia.

Nella fotografia Intel che inseriamo qui in basso è possibile osservare una immagine al microscopio della struttura 3D dei nuovi transistor tri-gate con le alette 3D che passano attraverso i gate dei transistor, il tutto realizzato con processo costruttivo a 22 nanometri.
Nella seconda immagine qui sotto il confronto tra un transistor planare standard a 32 nanometri con condotti piani per la corrente, mostrato a sinistra. A destra invece lo schema di un nuovo transistor 3D tri-gate con alette 3D per il passaggio della corrente, il tutto sempre realizzato con processo a 22 nanometri. Infine, in calce a questo articolo inseriamo il filmato della presentazione Intel dei nuovi transistor 3D tri-gate sottotitolato in Italiano.