2001-12-04 11:45:58

На этой неделе IBM продемонстрирует транзистор нового типа, который в предстоящее десятилетие должен заметно повысить быстродействие и экономичность микропроцессоров.
На презентации во время конференции International Electron Devices, которая открывается в понедельник в Вашингтоне, Big Blue представит то, что она называет транзистором со сдвоенным затвором (Double Gate transistor). Новая конструкция позволяет удвоить пропускаемый по каналу электрический ток или уменьшить электрический потенциал, прилагаемый к затвору, без потери качества управления. «Такие транзисторы годятся для очень высокопроизводительных или малопотребляющих процессоров», — утверждает вице-президент по разработке полупроводников в IBM Microelectronics Бижан Давари (Bijan Davari). По его словам, IBM уже выпускает образцы транзисторов со сдвоенным затвором, которые начнут применяться в чипах к 2006 году.

Тем временем Advanced Micro Devices воспользуется форумом для анонса нового нанометрового транзистора, который компания намерена применять в своих будущих чипах.

Презентация IBM подчеркивает две важные тенденции в мире полупроводников:

Постоянно растущее число транзисторов на кристалле создает кризис мощности и заставляет инженеров пересматривать конструкцию таким образом, чтобы минимизировать потребляемый ток и/или выделяемую энергию.

Необходимость поиска решений по снижению мощности стимулирует исследования, разработки и лицензирование передовых технологий. В результате компании, располагающие самыми современными лабораториями и армией докторов наук, мобилизуют эти ресурсы для расширения доли рынка.

«Индустрия стоит у одного из поворотов дороги, и те, кто не воспользуется технологиями ограничения энергии, останутся позади», — предупреждает Давари. По его словам, в начале 90-х IBM подчас довольно расточительно делилась с индустрией своими достижениями. Теперь компания стала гораздо строже в отношении лицензирования технологических разработок и вывода продуктов на рынок. «Технологическое лидерство — краеугольный камень нашего бизнеса», — отметил Давари.

Конкуренция идей проглядывает повсеместно. На той же конференции Intel представит схему — но не образцы — своего «терагерцевого» процессора, который также должен снизить потребляемую мощность и улучшить производительность чипов в ближайшее десятилетие.

IBM конкурирует и с нанотехнологией Hewlett-Packard — НР предложила способ создания чипов из самовыравниваемых нитей молекул углерода. Хотя IBM утверждает, что нанотехнология сможет оказать существенное влияние на рынок не раньше, чем через 20 лет, исследователи НР уверены, что ее элементы будут доведены до коммерческого производства в составе гибридных нанокремниевых чипов уже через 5-10 лет.

Гонки за производительностью процессоров в основном подчиняются закону Мура, который гласит, что число транзисторов в чипе удваивается примерно каждые 18-24 месяца – благодаря сокращению размеров транзисторов и другим факторам. Однако рост быстродействия и количества транзисторов означает, что увеличивается и потребляемая чипом энергия. Это привело к целому ряду проблем. Конструкторы ищут способы доставки порций энергии одновременно к разным частям чипа. В то же время большой ток может вызывать помехи при передаче сигналов. Кроме того, в конечном счете энергия преобразуется в тепло. Без каких-либо структурных изменений будущие чипы начнут выделять удельное количество тепла, превышающее тепловыделение солнца. «Когда-то физика была нашим другом, — говорит аналитик Insight 64 Натан Бруквуд (Nathan Brookwood). — Теперь это наш враг».

Технологией Double Gate IBM вклинивается в основные структурные элементы транзисторов. Транзистор состоит из трех базовых элементов: истока, затвора и стока. Когда к затвору приложен электрический потенциал, ток течет от истока к стоку и элемент переходит из состояния «0» в состояние «1». Затвор находится над истоком и стоком и на одинаковом расстоянии от них — как перекладина буквы П. Исток и сток, в свою очередь, расположены поверх кремниевой подложки, а в случае IBM — еще и поверх слоя, называемого «кремний на изоляторе» (Silicon on Insulator, SOI).

В транзисторах со сдвоенным затвором затвор не просто помещается над парой исток-сток, а охватывает ее с обеих сторон, как тиски. Вся эта структура размещается на слое SOI. Причем буква П поворачивается на бок, так что все три элемента касаются слоя SOI, в результате качество изоляции улучшается.

SOI — один из важнейших элементов новой конструкции. В будущем «терагерцевом» транзисторе Intel тоже используется разновидность SOI — Давари иронизирует над этим, так как Intel годами критиковала данную технологию. «Они поливали ее грязью на каждой технической конференции», — заметил он. IBM продвигает SOI с 1998 года и внедрила эту технологию в ряд своих чипов. Руководители Intel признают, что компания критиковала SOI. Однако ее инженеры утверждают, что их версия SOI, которая будет реализована к 2005 году, лучше.

По словам Давари, IBM будет применять транзисторы со сдвоенным затвором в собственных микропроцессорах и лицензировать их другим производителям.

ZDNet