links: herkömlicher Transistor / rechts: 3D Transistor


Das Mooresche Gesetz ist eine Vorhersage der Weiterentwicklung in der Siliziumtechnologie, die besagt, dass sich ungefähr alle zwei Jahre die Transistorendichte verdoppelt, währenddessen die Funktionalität und Rechenleistung steigen, aber die Kosten fallen. Und genau das ist mittlerweile der Leitsatz der Halbleiterindustrie geworden und man versucht dieses Gesetz bereits seit 40 Jahren einzuhalten, um die Forschung voranzutreiben. Der neue Tri-Gate Transistor könnte dabei helfen.

 

 

Schon seit Längerem schickt Intel immer wieder neue Technologien ins Spiel, die meisten davon endeten erfolgreich, manche weniger. Fakt ist, dass das neue Tri-Gate vor allem bei sparsamen Anwendern auf positive Ergebnisse hoffen lässt, da man im Vergleich zu aktuellen planaren 32 Nanometer Transistoren weniger Schaltstrom benötigt, aber dennoch eine 37% höhere Schaltgeschwindigkeit bietet - optimal für Smartphones und Tablets.

 

 

"Die Leistungssteigerung und Energieersparnis der 3D-Transistoren sind nicht vergleichbar mit dem, was wir bisher gesehen haben," sagt Mark Bohr, Intel Senior Fellow. Glaubt man dieser Aussage, so macht es durchaus Sinn, dass erste Benchmarks eine ungewöhnlich hohe Performancesteigerung der Ivy Bridge CPUs gegenüber ihrem Vorgänger aufzeigten - und das obwohl sie im Grund auf der gleichen Architektur basieren.

Die oben gezeigte Grafik verdeutlicht außerdem, dass die Kurve als Zusammenhang zwischen anliegender Spannung und Schaltzeit deutlicht abflacht, wodurch man gerade bei geringeren Spannungen deutlich schneller ist als mit planaren Transistoren.

 

 

Die 22 Nanometer Technologie steht dabei mit ihren 300 Millimeter Wafern bereits fest in den Startlöchern. In den Fabs D1D und D1C in Oregon, USA, sowie in Fab 12 und Fab 32 in Arizona, USA, und der Fab 28 in Israel werden die neuen High Tech Mikrochips gefertigt werden. Einzelne überspringen dabei direkt den Schritt der 32 nm Fertigung, möglicherweise um Kosten zu sparen.

 

 

Nun aber zum Kernstück dieser Meldung: Wie funktioniert das Ganze überhaupt? Im Gegensatz zu einem normalen planaren Transistoren wird das Substrat zwischen Source und Drain beim Tri-Gate Transistor als Finne ausgeführt und ist von dem Gate gleich von drei Seiten umschlossen.

Durch die nun weitaus größere Kontaktfläche wird der Ansteuerungsstrom erhöht und dadurch eine höhere Leistung möglich. Gleichzeitig sollen negative Einflüsse, die bspw. zu Leckströmen führen können, durch die im Substrat anliegende Spannung gemindert werden. Es wird also deutlich: Der Strom fließt besser, wenn der Transistor eingeschaltet ist und es gibt weniger Verluste, wenn der Transistor ausgeschaltet ist. Die perfekte Mischung also.

 

 

Doch es kommt noch besser: Durch den vertikalen Aufbau spart man ähnlich wie beim Bau von Hochhäusern in Großstädten enorm viel Platz und kann mehr Transistoren auf der gleichen Fläche aufbringen - ein wichtiger Kritikpunkt für die Einhaltung des Mooreschen Gesetzes. Dazu kommt ebenfalls, dass die Strukturgröße auf die besagten 22 Nanometer geschrumpft wird und fertig ist die Ivy Bridge CPU.

 

Wer das Ganze in einem kleinen "Propagandavideo" von Intel näher betrachten möchte, dem empfehlen wir folgenden Clip:

 

 

Wie zu erwarten war wird die neue Technik in naher Zukunft in jedem neuen Mikrochip von Intel Einzug halten, darunter ist natürlich auch das Segment der Atom CPUs. Diese sollen noch breiter gefächert werden, um immer mehr Zielgruppen gerecht zu werden - von dem Prozessor für ein Smartphone bis zum Netbook. Bekanntermaßen waren erstere bisher ein Schuss in den Ofen, mit den neuen Tri-Gate Transistoren könnte sich das jedoch auch ändern.

 

 

Wann diese neuen Produkte kommen wird sich jedoch erst noch zeigen. Bis dahin können wir auch in Ruhe auf Ivy Bridge warten und schauen, inwiefern sich durch die neue Technologie tatsächlich die Leistung verbessert hat.

Übrigens hat man laut Intel einen ca. 3 jährigen Vorsprung gegenüber Konkurrenten wie GlobalFoundries, da diese erst im kommenden 14 Nanometer Prozess planen, diese Tri-Gate Transistoren einzusetzen.

 

Quelle: Intel