日前，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)2D硅晶體管將實(shí)現(xiàn)3D架構(gòu),，Intel將其命名Tri-Gate。
Intel正式公布3D晶體管技術(shù)
其實(shí)早在2002年Intel即發(fā)現(xiàn)了這一技術(shù),，一直處于試驗(yàn)演示階段,，現(xiàn)在終于把它變成了現(xiàn)實(shí),，Intel打算把它融入到22nm的“Ivy Bridge”芯片,，Ivy Bridge晶體管的數(shù)量將達(dá)到10億,。
32nm二維晶體管與22nm三維晶體管對比
3D Tri-Gate晶體管架構(gòu)能夠有效提高單位面積內(nèi)的晶體管數(shù)量，使得非常適合輕薄著稱的移動設(shè)備,，它將取代CPU領(lǐng)域現(xiàn)有的2D架構(gòu),，手機(jī)和消費(fèi)電子等移動領(lǐng)域都將應(yīng)用這一技術(shù)。
重大意義1：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法設(shè)計(jì)更高性能的產(chǎn)品將不會存在了。
22nm 3D Tri-Gate實(shí)物圖
22nm 3D Tri-Gate晶體管模型圖
3D Tri-Gate使用一個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,，形象地說就是從硅基底上站了起來,。硅鰭片的三個面都安排了一個柵極，其中兩側(cè)各一個,、頂面一個,，用于輔助電流控制，而2-D二維晶體管只在頂部有一個,。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
這種設(shè)計(jì)可以在晶體管開啟狀態(tài)(高性能負(fù)載)時通過盡可能多的電流，同時在晶體管關(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。
重大意義2：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,，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，功耗也會得到顯著下降,，而我們關(guān)心的處理器的工作頻率也會得到相應(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%。
產(chǎn)品前景：加速移動處理芯片的步伐
我們知道移動芯片嚴(yán)重的依賴功耗和體積,，Intel 3D Tri-Gate將會在未來應(yīng)用到這一領(lǐng)域,。
相對于傳統(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,。而移動設(shè)備的續(xù)航時間也會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)的帶動下,，移動設(shè)備將迎來新的黃金發(fā)展時期,，技術(shù)的更新速度將明顯加快，同時將會有越來越多的產(chǎn)品面世,，屆時整個行業(yè)將會出現(xiàn)欣欣向榮的局面,。
產(chǎn)業(yè)影響1：摩爾定律得到延續(xù)
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新的發(fā)展篇章。
產(chǎn)業(yè)影響2：對ARM形成強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)
采用3D晶體管的英特爾芯片可能會給ARM構(gòu)成威脅,，畢竟ARM是現(xiàn)任移動市場的老大,。英特爾推出下一代芯片技術(shù)，在微處理器裝上更多的晶體管,，并希望借此幫助公司掌握平板,、智能手機(jī)市場的話語權(quán)。按照英特爾的計(jì)劃,，2011年底將推出采用新技術(shù)的芯片,，提供給服務(wù)器和臺式機(jī)、筆記本,，它還會為移動設(shè)備開發(fā)新的處理器,。
受新技術(shù)發(fā)布消息刺激，ARM的股價今天大跌7.3%,，在倫敦收于5.58英磅,。
Matrix分析師阿德里安(Adrien Bommelaer)認(rèn)為，英特爾是否能迅速闖進(jìn)ARM的后院,，這還沒有定論,。他說：“英特爾顯然想跳出核心PC市場的范圍。關(guān)鍵問題是‘它們能推出一款處理器,，足夠強(qiáng)大,，可以在移動計(jì)算領(lǐng)域一爭高下嗎？’”“它們將推出新的芯片,，比上一代32納米芯片節(jié)能50%,，朝正確方向前進(jìn)了一大步，但是否足夠,？我不知道,。要知道ARM自己的能效也在進(jìn)步。”
據(jù)英特爾說22納米的芯片性能比現(xiàn)在的32納米芯片更高,。為了擴(kuò)大制程技術(shù)的優(yōu)勢,，趕上移動競賽，上個月英特爾將2011年資本開支提高到102億美元,，原定數(shù)額為90億美元,，目的是落實(shí)12納米制程的開發(fā)。
在制程工藝上,，英特爾大大領(lǐng)先于其它芯片商,，它可以制造更快更高效的處理器,。
自20世紀(jì)60年代以來,，英特爾和其它半導(dǎo)體企業(yè)投入數(shù)十億美元搞研發(fā),，每兩年讓芯片上的晶體管數(shù)量翻倍，從而方便產(chǎn)品進(jìn)入到更小更快的小電子產(chǎn)品中,。隨著時間的推進(jìn),，開發(fā)和使用先進(jìn)制程技術(shù)成本過高，許多企業(yè)無法負(fù)擔(dān),。但分析師說,，英特爾資金雄厚，能持續(xù)推進(jìn)制程發(fā)展,。
花旗集團(tuán)分析師揚(yáng)(Glen Yeung)對英特爾的新技術(shù)表示贊揚(yáng),，將目標(biāo)價提高到了27美元，建議買入英特爾股票,。他認(rèn)為英特爾在芯片制造上有3-4年優(yōu)勢,，當(dāng)芯片閑置時，3D晶體管可以減少電流泄露,，當(dāng)芯片繁忙時它能運(yùn)行在更低的電壓下,。
下代Ivy Bridge將首次使用3D晶體管
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)識的22nm版本“Sandy Bridge”將會獲得質(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無疑會成為Intel的劃時代意義的產(chǎn)品,，我們將拭目以待,。
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