Intel: il futuro dei transistor è in 3D

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Ieri sera Intel ha invitato giornalisti di ogni parte del mondo nella sua sede centrale (in California) per annunciare, attraverso una videoconferenza, il processo produttivo a 22 nm. A pochi minuti dall'inizio della videoconferenza Mark Bohr, senior fellow Intel, ha spiegato gli elementi su cui si è lavorato per anni a livello di transistor, i singoli 'mattoncini' che costituiscono i chip.

Il designer, da oltre 50 anni, segue fondamentalmente tre linee guida:

  • massimizzare il flusso di corrente quando il transistor è su “on” (cioè pienamente operativo),

  • minimizzare il flusso stesso quando è su “off”,

  • ridurre i tempi di passaggio da uno stato all'altro.

Il tutto cercando di minimizzare le capacità parassite dei circuiti. Una sfida sempre più ardua, sia per tecnologia produttiva che per la ricerca di materiali adatti, i nanometri. La soluzione di Intel è si chiama 'trigate', un transistor 3D che si annuncia come vero e proprio cambiamento di base di un componente che è lo stesso da oltre 40 anni, pur con le importanti evoluzioni nelle miniaturizzazioni e nei materiali. Annunciati per la prima volta da Intel nel 2002, i transistor trigate sono realtà.

Fino ad oggi si è ricorsi ai gate planari, si è spinta la tecnologia al limite e, pur con le molteplici innovazioni tecnologiche, si è andati avanti su questo schema. Il trigate mostrato da Intel segue uno schema costruttivo differente, a partire dalla struttura: dal substrato di silicio si alza un'aletta verticale, anch’essa di silicio, che porta così a tre il numero di superfici per il passaggio della corrente (quella superiore e le due facce verticali, contro la singola superficie planare dei transistor tradizionali). Ciò permette di avere flussi commerciali molto più consistenti che in passato e, allo stesso tempo, contiene i costi di tecnologie alternative già presenti sul mercato.

Per quanto riguarda la tecnologia SOI, invece, con la PDSOI (Partially Depleted SOI) abbiamo adesso un substrato che permette di contenere le capacità parassite, anche se solo in parte, mentre la più raffinata FDSOI, (Fully Depleted SOI) ha un'efficienza maggiore, anche se richiede uno strato molto sottile di silicio fra il gate e l'isolante, che fa lievitare i costi. Il trigate rappresenta quindi la più raffinata delle tecnologie SOI e raggiunge benefici simili con costi più contenuti: Intel parla di un +3 per cento rispetto al design planare, mentre un design di tipo FDSOI avrebbe fatto salire i costi fino ad un +10 per cento.

La multinazionale di semiconduttori californiana tiene precisare che i miglioramenti in termini di prestazioni e consumi vanno ben oltre quelli ottenuti con il passaggio ad un processo produttivo inferiore (da 32nm a 22nm) in quanto è la struttura stessa che consente di raggiungere livelli impossibili con il mantenimento di una struttura planare. Le prestazioni - a bassi livelli di voltaggio - possono arrivare al +37 per cento, mentre a parità di prestazioni il consumo scende del 50 per cento. Intel si dichiara convinta che la legge di Moore - che per molti analisti era vicina a decadere per sopravvenuti limiti tecnologici - potrà continuare a segnare la vita del mondo dei semiconduttori, come ha fatto per decine di anni.

Antonino Neri

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