Intel bryter varmemuren med TeraHertz-transistoren

Forskningsavdelingen til Intel sier de vil greie å framstille transistorer som kan kjøres i 1000 GHz under 0,85 volt og med minimal varmeutvikling innen 2005.

Nyvinningen er døpt TeraHertz-transistoren etter sitt forventede svingetall på 1000 GHz. Intels forskere har gjort gjennombrudd innen halvledermaterialer og struktur, som gjør at de kan bryte med dagens onde sirkel der varmeutviklingen og strømforbruket blir mer intens jo fortere transistorene svinger og jo mindre de blir.

Teknologien forespeiler en utvikling der man i 2007 vil være i stand til å framstille prosessorer med en milliard transistorer - Pentium 4 har 42 millioner prosessorer - som svinger i 1000 GHz uten økt varmeutvikling.

Det forutsetter en samordning av flere teknologiske framskritt innen miniatyrisering og materiallag i selve transistoren.

I eksperimentelle serier, har Intel framstilt transistorer som er 15 nanometer brede. Transistorene i dagens kretser er 70 nanometer brede. En reduksjon på 30 prosent i lengde og bredde er nok til å redusere arealet til det halve - og dermed doble tallet på transistorer per areal. Så seint som i juni var Intels eksperimentelle rekord 20 nanometer.

Men miniatyriseringen av konvensjonelle transistorer har møtt varmemuren. Erfaringen med dagens transistorteknologi er at varmeutviklingen økes eksponentielt med det omvendte av arealet. Økt elektrisk motstand inne i transistoren er bare en del av problemet. Verre er at også de indre lekkasjene øker når lagene står tettere, og at det oppstår "ville" alphapartikler som er i stand til å slå transistoren over fra tilstand "1" til tilstand "0", slik at enheten blir upålitelig.

Tidligere i år viste en av Intels ledende forskere, Pat Gelsinger, at i mangel av alternative teknologier, ville Pentium-prosessoren i løpet av 15 år utvikle like mye varme per areal som solas overflate, dersom man skulle holde tritt med Moores lov. Denne loven sier at tallet på transistorer i en prosessor skal dobles hvert halvannet år, med tilsvarende følger for ytelsen.

Intels nye konstruksjon går blant annet ut på å gjøre de ledende lagene relativt tykkere, for å senke resistansen, mens det mellom de ledende lagene og det bærende silisiumet legges et lag med isolerende materiale. Dette er en variant av en teknologi som IBM anvender i dag, kjent som "silicon on insulator" eller SOI. I tillegg er det gjort endringer i den kjemiske sammensettingen av transistorens midtlag, et grep som skal redusere både lekkasjer og resistans.

Det isolerende laget vil også hindre frie alphapartikler fra uønsket svitsjing av transistoren.

Den langt mer effektive utnyttelsen av den elektriske energien, vil gjøre det mulig å senke spenningen. Intel ser for seg 0,85 volt i 2005, og at man vil komme under 0,6 volt innen 2010.

Den største utfordringen som må løses nå, skal være midtlagets kjemiske sammensetting.

Ifølge Reuters erkjenner eksperter at Intel i praksis er i ferd med helt å fornye transistoren slik vi kjenner den i dag.

Intel har lagt ut bakgrunnsinformasjon og kopier av presentasjoner på sitt nettsted: Silicon Showcase: 0.13 Micron and Beyond.

Til toppen