3-D三栅极晶体管工作原理

    3-D三栅极晶体管工作原理

    根据以英特尔联合创始人戈登•摩尔（Gordon Moore）命名的摩尔定律，晶体管将变得越来越小、越来越便宜，并且能效越来越高。正因为如此，英特尔一直坚持推动创新和集成，为每个芯片添加更多功能和计算内核，从而提高性能，并降低单个晶体管的制造成本。

    但要在22纳米制程时代延续摩尔定律，这是一项异常复杂的技术。英特尔的科学家们在2002年发明了三栅极晶体管——这是根据栅极有三面而取名的。在新晶体管里，传统“扁平的”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。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。更多控制可以使晶体管在“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（低能耗），同时还能在两种状态之间迅速切换。

    就像摩天大楼通过向天空发展而使得城市规划者优化可用空间一样，英特尔的3-D三栅极晶体管结构提供了一种管理晶体管密度的方式。由于这些鳍状物本身是垂直的，晶体管也能更紧密地封装起来——这是摩尔定律追求的技术和经济效益的关键点所在。未来，设计师还可以不断增加鳍状物的高度，从而获得更高的性能和能效。

    Ivy Bridge成为试金石

    3-D三栅极晶体管将在英特尔下一代22纳米制程技术中采用。单个晶体管到底有多大呢？实际上，在本文一个英文句点的面积上就可容纳超过600万个22纳米三栅极晶体管。

    在北京的发布会上，英特尔并没有展示3-D三栅极晶体管的样品。但在美国加州圣克拉拉，英特尔向媒体和分析师展示了全球首个研发代号为Ivy Bridge的22纳米微处理器。新处理器可用于笔记本电脑、服务器和台式机。基于Ivy Bridge的英特尔酷睿系列处理器将是首批采用3-D三栅极晶体管进行批量生产的芯片。Ivy Bridge预计将在年底前投入批量生产。

    关于3-D三栅极晶体管何时应用到凌动处理器和嵌入式芯片领域，柯必杰表示英特尔内部已经做好了详尽的规划，会在适当的时间向外界公布。