新聞事件：

• 因特爾開發(fā)3D晶體管將進入批量生產

事件影響：

• 新元器件將大幅降低芯片耗電量

5月5日上午消息，英特爾周三在舊金山展示了一項全新的3D晶體管技術，可以在性能不變的情況下，將處理器能耗降低一半。

英特爾宣布其研發(fā)的3D晶體管將首次投入批量生產，并將用于英特爾代號為Ivy Bridge的22納米處理器。采用該技術的產品有望于2012年初發(fā)布。

據介紹，英特爾的3D晶體管使得芯片能夠在更低的電壓下運行，并進一步減少漏電量，與之前最先進的晶體管相比，它的性能更高、能效更低。此前的芯片所用晶體管都為平面晶體管。

英特爾表示，基于Ivy Bridge的英特爾酷睿系列處理器將是首批采用3D晶體管進行批量生產的芯片，將可用于筆記本電腦、服務器和臺式機。隨后，英特爾凌動處理器也將采用最新的3D晶體管，但目前還沒有具體時間表。

摩爾定律預言，電腦的性能每2年可提高一倍，因為芯片上的晶體管數量每2年約增加一倍。對于消費者來說，英特爾晶體管的新設計意味著摩爾定律可繼續(xù)有效。

重大變革
英特爾號稱將推動半導體行業(yè)50多年來的最大技術變革，通過一款全新的設計為消費電子產品提供更為強大的芯片，而且不會以犧牲電池續(xù)航時間為代價。

該公司計劃將每款芯片的一個關鍵部件改造成垂直的鰭狀結構，這種理念類似于在城市中修建超高層建筑來增加辦公空間。本次改造的部件是晶體管，這是一種基本的電子元件，幾乎所有的電子產品都會用到。當今的微處理器已經能夠包含數十億個這種微型開關元件。

英特爾表示。這種最新的設計能夠為智能手機和平板電腦提供更強大的計算能力，同時加快企業(yè)數據中心的速度，而且還能大幅降低能耗。

盡管競爭對手也在研究類似的技術，但英特爾卻是首家承諾將使用所謂的3D方法進行量產的企業(yè)。分析師認為，這一冒險之舉可以幫助英特爾在性能上與競爭對手相匹敵，從而扭轉被智能手機市場排擠的命運。

美國市場研究公司VLSI Research芯片制造專家丹·哈奇森(Dan Hutcheson)說：“我們討論這種3D電路已經有十多年了，但是沒有人有信心將其投入生產。”

英特爾高管周三在舊金山的一次會議上演示了采用這種新方法生產的芯片。他們指出，首款采用這種技術生產的芯片可能會著眼于高端臺式機和服務器系統(tǒng)，并將于2012年初推出。[page]

設計原理
2D平面半導體制造工藝是由飛兆半導體公司(Fairchild Semiconductor)的吉恩·赫爾尼(Jean Hoerni)于1959年發(fā)明的。該技術后來被英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)采納，并用來生產集成電路。

英特爾高管表示，采用3D晶體管設計將比單純推出新一代生產技術帶來更多的益處。例如，在性能不變的情況下，新技術的能耗將比現(xiàn)有生產技術低一半。

“這是一種空前的成就。我們從來沒有以低電壓實現(xiàn)過這種性能。”負責新生產工藝開發(fā)的英特爾研究員馬克·波爾(Mark Bohr)說。

芯片設計師長期以來都在努力突破2D設計，這種設計會在晶體管上覆蓋著一層層的互連線纜。而英特爾這款新設計的關鍵在于晶體管上的一個元件，它決定著電流的速度以及電流的泄露量，從而影響到能耗。

英特爾的工程師將電子的扁平傳輸渠道替換成一個鰭狀的結構，有三個面被一種名為“門”(Gate)的設備包圍，這種設備的作用是開關電流。波爾表示，3D形狀增大了晶體管“開啟”狀態(tài)下的電流通過量，但在“關閉”的狀態(tài)下卻可以減少泄露量。

英特爾在2002發(fā)表的多篇論文中披露了基本方法，并且花了多年時間對其進行完善。該公司已經準備在今后的22納米生產工藝中全面采用新的設計。英特爾當前的生產工藝為32納米。

成本因素
放棄傳統(tǒng)制造技術可能會導致成本上漲，因此芯片公司通常都會盡力避免這種行為。波爾表示，使用新技術將導致英特爾的成品晶圓成本上漲2%至3%，每個晶圓都包含數百個芯片。

美國市場研究公司Endpoint Technologies Associates市場研究員羅杰·凱(Roger Kay)說：“新的結構足以讓該公司生產出大量可靠的22納米芯片。”

其他企業(yè)今后也有望采用這種3D生產方法，但必須要等到生產工藝降到22納米以下。從AMD剝離出來的芯片制造商Globalfoundries周三表示，將在今后的20納米工藝中使用傳統(tǒng)的晶體管。該公司發(fā)言人稱，在推出后續(xù)生產工藝前，沒有必要使用3D晶體管技術。

英特爾架構集團執(zhí)行副總裁大衛(wèi)·珀爾馬特(David Perlmutter)在下一代開發(fā)代號為“Ivy Bridge”的微處理器中證明了這一技術。他表示，該技術可以對提升圖形電路的性能起到一定的幫助，英特爾在這一方面落后于AMD和英偉達(Nvidia)。

但更大的問題在于，3D設計方法能否幫助英特爾的芯片在能耗效率上趕上使用ARM架構的競爭對手。珀爾馬特并未透露何時使用新工藝生產專門針對移動設備設計的凌動(Atom)處理器。