Intel заявляет: закон Мура остается в силе

«Наши исследования подтвердили отсутствие непреодолимых препятствий к дальнейшему уменьшению размеров и наращиванию быстродействия транзисторов, но при этом выявили целый ряд проблем фундаментального характера, связанных с энергопотреблением, тепловыделением и утечкой тока, – отмечает Джеральд Марчик (Gerald Marcyk), директор подразделения Intel Labs, ответственный за проведение исследовательских работ в области компьютерных компонентов. – Перед нами встала задача преодолеть такого рода препятствия к созданию микропроцессоров, которые бы насчитывали в 25 раз больше транзисторов, чем самые современные модели, в десять раз превышали быстродействие последних, но при этом потребляли бы такое же количество энергии».

Две важнейшие составляющие новой конструкции транзисторов станут темой обсуждения на Международной конференции по электронным устройствам (International Electron Device Meeting, сокращенно IEDM), открывающейся 3 декабря в Вашингтоне. В технической документации, которую Intel готовит к этой конференции, рассматриваются вопросы, связанные с энергопотреблением, утечкой тока и тепловыделением, под углом двух новейших достижений в этой области: изобретения транзистора нового типа, получившего наименование «транзистор на обедненной подложке» (“depleted substrate transistor”), и создания нового материала, названного «высокоизолирующим диэлектриком К-затвора» (“high k gate dielectric”). Обе эти разработки способствуют резкому снижению утечки тока и энергопотребления.

Транзисторы Intel нового типа будут называться терагерцевыми (Intel TeraHerz), так как число циклических переключений процесса в секунду превысит в них триллион. Человеку потребовалось бы более 15.000 лет, чтобы триллион раз включить и выключить обыкновенный электрический переключатель.

«Уменьшение размеров и наращивание быстродействия перестают играть первостепенную роль, – отмечает Дж. Марчик. – Насущной задачей текущего десятилетия становится снижение энергопотребления и тепловыделения.Наши транзисторы новой конструкции призваны способствовать тому, чтобы устройства потребляли электроэнергию максимально эффективно, направляя ее туда, где она действительно нужна».

Транзистор на обедненной подложке представляет собой КМОП-устройство нового типа, в котором транзистор размещается на сверхтонкой кремниевой подложке поверх встроенного изолирующего слоя. Сверхтонкая кремниевая подложка отличается от устройств традиционной компоновки по принципу «полупроводник на изоляторе» прежде всего тем, что изготавливается из полностью обедненного материала, позволяющего генерировать максимальный ток возбуждения при включенном транзисторе, что повышает скорость выполнения циклических переключений.

При выключенном же транзисторе утечка тока снижается до минимума благодаря тончайшему изолирующему слою. Таким образом, утечка тока в транзисторе на обедненной подложке в 100 раз ниже аналогичного показателя транзисторов, скомпонованных по традиционной схеме «полупроводник на изоляторе». Еще одним новшеством, примененным в транзисторах на обедненной подложке, являются контакты с низким сопротивлением, встроенные в верхнюю часть полупроводникового слоя. Благодаря этому транзистор отличается чрезвычайно малыми размерами, высоким быстродействием, низким энергопотреблением.

Вторая ключевая составляющая транзисторов следующего поколения – новый материал изготовления подложки, призванный заменить диоксид кремния. Во всех транзисторах имеется изолирующий слой, отделяющий «затвор» транзистора от его активной зоны («затвором» называется устройство, включающее и выключающее транзистор). В представленных за последний год транзисторах, обладающих рекордными показателями, толщина изолирующего слоя затвора, изготавливаемого из диоксида кремния, не превышает 0,8 нанометров, что примерно соответствует толщине трех слоев атомов. И тем не менее, утечка тока даже через столь тончайший изолирующий слой становится одним из главных факторов повышенного энергопотребления.

На предстоящей конференции IEDM специалисты Intel продемонстрируют транзисторы, изготовленные из материала нового типа, названного «высокоизолирующим диэлектриком К-затвора». По сравнению с диоксидом кремния, новый материал более чем в 10.000 раз снижает утечку тока через затвор. Высокоизолирующий диэлектрик К-затвора изготавливается на основе принципиально новой технологии, названной «атомно-послойным осаждением» и позволяющей наращивать новый материал послойно. При этом толщина такого слоя не превышает одной молекулы. На практике это означает рост производительности, снижение тепловыделения, значительное продление сроков службы батарей питания мобильных устройств.

Транзисторы Intel TeraHertz устраняют основное препятствие организации массового производства микросхем завтрашнего дня, которые лягут в основу целого ряда принципиально новых электронных устройств. Корпорация Intel планирует приступить к промышленному внедрению компонентов новой конструкции уже в 2005 году.

---

Корпорация Intel занимает ведущие позиции в качестве поставщика структурных компонентов интернет-экономики. Будучи изготовителем микропроцессоров, компания Intel является также производителем оборудования для персональных компьютеров, сетевых и коммуникационных продуктов. На протяжении последних лет Intel активно осваивает интернет, рассматривая Сеть как ключевой инструмент дальнейшего развития персональных компьютеров. На базе интернета компания осуществила коренную перестройку всех своих производственно-технологических и административно-хозяйственных процессов, а также внешних связей. Инвестиционная деятельность Intel, охватившая с 1997 г. свыше 450 компаний, предусматривает финансовую поддержку новых форм предпринимательской деятельности и предприятий, работающих на базе интернета. Кроме того, корпорация уже предоставляет, либо объявила о скором предоставлении, ряда услуг как фирмам, так и потребителям, направленных на дальнейшее распространение новых технологий и разработку новых стратегий на их основе.