Микроскопические триггеры могут переключаться 1,5 трлн. раз в секунду

Новые транзисторы, созданные инженерами Intel Labs, шириной всего лишь 70-80 атомов и толщиной в три атома

Инженерам Intel удалось открыть, как утверждают ее представители, способ создания самых быстродействующих на сегодняшний день кремниевых транзисторов. В корпорации считают, что до конца десятилетия производительность кремниевых микросхем можно будет наращивать и дальше без каких-либо радикальных изменений процесса производства. Новые транзисторы, выпуск которых для коммерческих систем планируется начать ориентировочно в 2007 году, позволят Intel создавать процессоры, обладающие почти в десять раз большим быстродействием, чем современные продукты старшего класса.

Роб Виллонер, аналитик группы технологий и производства корпорации Intel, обратил внимание на то, что транзисторы, созданные инженерами Intel Labs, шириной всего лишь 70-80 атомов и толщиной в три атома. Транзисторы действуют как сверхминиатюрные коммутаторы, которые управляют потоком электронов. Их микроскопические компоненты могут включаться и выключаться 1,5 трлн. раз в секунду — действительно невиданное доселе быстродействие.

По словам представителей Intel, на одном кристалле можно разместить до 1 млрд. таких транзисторов и увеличить скорость процессоров до 20 ГГц. Самый быстрый из выпускаемых сейчас процессоров Intel — Pentium 4 содержит 42 млн. транзисторов и работает с тактовой частотой 1,7 ГГц.

Как подчеркнул Натан Бруквуд, старший аналитик компании Insight 64, это открытие крайне важно, поскольку предполагает, что производители полупроводниковых устройств смогут сохранить темпы развития, предписываемые так называемым законом Мура, до конца десятилетия, используя примерно те же материалы и технологию производства, что и сейчас. Согласно закону Мура, число транзисторов на микросхеме удваивается каждые полтора года.

На кристаллах, произведенных в искусственных лабораторных условиях, размещено крайне мало транзисторов — меньше сотни. Виллонер подчеркнул, что инженерам Intel предстоит преодолеть немало технических трудностей, прежде чем станет возможным разместить на одном кристалле до миллиарда транзисторов.

«Безусловно, нам придется внести множество изменений, но это будут изменения эволюционного характера, а не революционного», — подчеркнул Виллонер.

Например, современная литографическая техника, применяемая для прожигания микросхем на поверхности платы, практически близка к своему физическому пределу. В Intel используют для создания своих транзисторов специальные решения, например так называемую «передержку», однако этот метод неприменим для массового производства. Руководство Intel рассчитывает для печати своих микросхем, содержащих до миллиарда транзисторов, использовать технологию, получившую название EUV-литографии (Extreme Ultra Violet). Этот метод разрабатывается консорциумом компаний, в состав которого входят IBM, AMD и Motorola.

По мере роста числа используемых транзисторов достаточно сложной задачей становится отвод тепла, излучаемого микросхемой. На конференции по микросхемам, состоявшейся в начале года в Сан-Франциско, представители Intel особо подчеркнули, что, если инженеры не найдут каких-то творческих способов сократить объем излучаемого микросхемами тепла, компьютерные микросхемы будут иметь термальную плотность (то есть количество тепла, выделяемого на единицу объема) выше, чем у ядерного реактора.

Предстоит решить и проблемы совершенствования межсоединений, которые связывают транзисторы, а также сокращения уровня рассеяния электричества между тонкими компонентами. Тем не менее представители Intel не сомневаются, что все эти трудности будут преодолены.

Тонкие транзисторы будут использоваться в высокопроизводительных микросхемах, что позволит изменить способ взаимодействия человека и компьютера и откроет возможность применять более естественные для человека средства, такие как распознавание речи, и даже управлять персональным компьютером с помощью мимики и жестов. Благодаря дополнительной мощности компьютеры станут «разумнее», в частности смогут угадывать поведение пользователей, учитывая данные об их предыдущих действиях и интерпретируя язык жестов.

Транзисторы будут производиться с помощью технологии, рассчитанной на норму проектирования 0,045 мк. Сейчас для создания своих процессоров в Intel начинают использовать технологию на 0,13 мк; эти мельчайшие компоненты называют «20-нанометровыми» транзисторами (1 нанометр равен одной миллиардной метра).

Новые транзисторы окажутся не только быстрее, но и будут потреблять меньше энергии. Современный процессор Pentium 4 работает от напряжения 1,7 В, в то время как процессоры, созданные на основе новой технологии, будут потреблять менее 1 В.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями