Intel ha annunciato un significativo passo avanti nell’evoluzione del transistor, la base di tutti i moderni chip elettronici: per la prima volta dopo l’invenzione del transistor al silicio, più di 50 anni fa, Intel utilizzerà una struttura tridimensionale per realizzare questa funzione ed applicherà questo rivoluzionario design già ai prossimi chip a 22 nm della famiglia Ivy Bridge. La tecnologia 3D o tri-gate  consentirà una riduzione dei consumi e delle dimensioni, incrementando l’efficienza energetica di moltissimi dispositivi elettronici, ad iniziare dai server che sono alla base del “Cloud Computing”; aumenterà anche la velocità di commutazione con conseguente incremento della capacità computazionale.
I transistor tridimensionali costituiscono una svolta fondamentale rispetto alla struttura bidimensionale dei transistor planari che hanno caratterizzato finora non solo tutti i computer ma anche i telefoni cellulari, gli elettrodomestici, le applicazioni automotive e migliaia di altri dispositivi elettronici.
Gli scienziati e gli ingegneri di Intel hanno ancora una volta reinventato il transistor, questa volta utilizzando la terza dimensione“, ha detto il Presidente e CEO di Intel Paul Otellini Grazie a questa tecnologia potremo creare dispositivi straordinari in grado di cambiare il mondo, applicando la Legge di Moore in nuovi ambiti“.
La legge di Moore – dal nome di Gordon Moore, cofondatore di Intel – più che una legge è un’osservazione empirica che rileva come ogni due anni il numero degli elementi presenti all’interno di un chip e le prestazioni di quest’ultimo raddoppino. Questa previsione fatta nel 1965 è stata confermata dai fatti negli ultimi decenni ma ultimamente sembrava che il limite fisico di costruzione degli elementi base di silicio potesse, per la prima volta, disattendere queste previsioni. Questa nuova tecnologia dimostra il contrario, mentre altre importanti scoperte nel campo delle nanotecnologia potrebbero confermate ancora per molti anni la validità delle considerazioni di Gordon Moore.

Come funziona un transistor tri-gate

In un transistor planare convenzionale (a sinistra), la corrente che fluisce attraverso il canale è strettamente legata alla larghezza del dispositivo, diviso per la lunghezza. La necessità di ridurre le dimensioni della struttura per incrementare il numero di elementi attivi a parità di superficie, comporta un più difficile controllo del canale da parte del gate con un incremento delle perdite. Per ovviare a ciò si droga maggiormente il canale ma anche questa tecnologia ha delle controindicazioni, in particolare il dispositivo presenta una variabilità dovuta all’incremento delle fluttuazioni casuali del dopante.

 

In un transistor tri-gate, il gate circonda il canale su tutti e tre i lati con un controllo decisamente migliore sulle cariche con conseguente riduzione delle perdite, anche drogando normalmente il supporto. In pratica, quando l’elemento è in conduzione, si ottiene il massimo flusso di corrente, mentre in interdizione le perdite di corrente sono praticamente nulle. Inoltre la velocità di commutazione aumenta considerevolmente.
La presenza di una struttura verticale comporta tuttavia problemi costruttivi non indifferenti che, ora, Intel sembra aver risolto con un aumento di costi minimo rispetto alla precedente tecnologia. Tra l’altro, in futuro, l’altezza di questa struttura potrà essere incrementata migliorando ulteriormente le prestazioni, così come potranno essere aggiunte altre “alette” di controllo. 
Ecco il video con la spiegazione da parte di Intel del funzionamento del nuovo transistor 3D:


 E, di seguito, la prima dimostrazione pratica:


Complessivamente, secondo Intel, questa tecnologia consente una riduzione dei consumi del 50% ed un incremento delle prestazioni del 37%. Inoltre questa tecnologia potrà essere ulteriormente miniaturizzata sino ad arrivare al limite di 10-14 nm.
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