2011年5月6日 星期五

晶片「蓋高樓」 英特爾大突破

晶片大廠英特爾(Intel)今天宣布晶片重大突破,可望讓手機效能更強,卻更加省電。

這間美國晶片廠說,這是50多年前發明矽電晶體以來,首次以3維而非2維方式大量生產。

英特爾「革命性」的三門(Tri-Gate)電晶體,捨棄只往兩側擴充的方式,改由往上增加,如同高樓大廈內部空間比一堆矮平房更多。
英特爾早在2002年就宣布三門晶片,如今以22奈米製程生產。
英特爾說,低電壓和低耗電,遠超過我們平常所見的晶片時代躍進。
英特爾的3-D、三閘(Tri-Gate)電晶體讓晶片能在更低的電壓下運作,且降低漏電,相較於先前最先進的電晶體,不僅效能提升且更加省電。這些功能讓晶片設計人員掌握充裕彈性,能根據應用的需要選擇適合的電晶體,以達到低功耗或高效能的目標。

22奈米的3-D、三閘(Tri-Gate)電晶體在低電壓模式,其效能較英特爾的32奈米平面電晶體高出37%。如此出色的性能提升,讓這種新晶片適用於各種迷你掌上型裝置,在運作時能減少電晶體在開啟/關閉反覆切換所耗費的電力。相較於內含2D平面電晶體的32奈米晶片,新型電晶體在維持相同效能時耗電量縮減近一半。
英特爾資深研究院士Mark Bohr表示:「英特爾獨特的3-D、三閘(Tri-Gate)電晶體所帶來的效能提升與省電,是我們前所未見的非凡表現。這項里程碑的意義絕對不只是延續摩爾定律的準確性。3-D電晶體帶來低電壓與低耗電的優勢,遠遠超越一般前後兩世代製程之間的提升幅度。它將賦予產品設計人員充裕的彈性,為現今的裝置加入更多智慧功能,還能開發出全新類型的產品。我們相信這項突破性技術將進一步擴展英特爾在半導體產業的領先優勢。」

延續創新的步伐 – 摩爾定律
隨著英特爾共同創辦人高登摩爾所提出之摩爾定律所預測的速度,電晶體持續變小、更便宜、而且更省電。因此,英特爾能夠創新研發、整合、以及加入更多功能與運算核心到每顆晶片,一方面提升效能,同時亦降低每個電晶體的製造成本。

在22奈米世代,想要延續摩爾定律的準確性,業界面臨更加複雜的挑戰。由於預見這種情況,英特爾的研究科學家在2002年發明了他們稱為Tri-Gate的電晶體,取這個名字是因為閘極有三個面。今日宣布的訊息是經歷多年研發的成果,結合英特爾的研究/開發/製造團隊,使這項成果將邁入大量生產的階段。

3-D、三閘 (Tri-Gate)重新打造了電晶體。傳統的“平面” 2D閘極換成3D矽晶薄片,這些做成薄片狀的電晶體垂直接附在矽基板的表面上。薄片三個平面上各置有一個閘極,用來控制電流 – 兩側各有一個,第三個則置於頂端,而2D平面電晶體則只有在頂端處置有唯一一個閘極。更多的控制元件讓電晶體在切換至「開啟」狀態(以提高效能)時能流入更多的電流,而在「關閉」狀態(達到最低的耗電)時讓電流盡可能接近於零,並且讓電晶體能快速在兩種狀態之間切換(以達到更好的效能)。

摩天高樓讓都市規劃人員得以向天空疊高樓層,以構築出更多的活動空間,英特爾的3-D、三閘 (Tri-Gate)電晶體結構透過類似的方式來提升密度。由於這些電晶體薄片是垂直置於基板上,因此電晶體能靠得更近,這對技術以及摩爾定律預測的經濟效率而言至關重要。在未來的世代,產品設計師可持續提高電晶體薄片的高度,藉此達到更高的效能與省電性。

摩爾表示,「多年來我們在電晶體微縮時持續面臨重重的極限。基本結構的改變,是一種真正革命性的做法,使得摩爾定律能延續創新的歷史步調。」

全球首款22奈米3-D、三閘 (Tri-Gate)電晶體的展示
3-D、三閘(Tri-Gate)電晶體將運用在英特爾即將上線的22奈米節點,將能配合電晶體的線路尺吋。在一個英文句點大小的晶粒上就能放入超過600萬個22奈米Tri-Gate電晶體。

英特爾今日展示全球首款22奈米微處理器,這款代號為“Ivy Bridge”的處理器能用在筆記型電腦、伺服器、以及桌上型電腦。Ivy Bridge系列Intel Core (酷睿)處理器將是第一批採用3-D、三閘 (Tri-Gate)電晶體的量產晶片。Ivy Bridge處理器預計在今年底前開始量產。

這項矽晶科技的突破亦將協助開發更高整合度的Intel Atom (凌動)處理器,讓內含這些新處理器的產品能擁有更優異的效能、功能、以及與Intel架構相容的軟體,滿足各個市場對於整體耗電、成本、以及尺寸等方面的需求。

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