3D晶体管一路续写摩尔定律的成长史

为了在硅芯片上挤入更多的元件，英特尔已开始大规模生产基于3-D晶体管的处理器。这一举动不仅延长了摩尔定律(根据该定律，每块芯片上的晶体管数量每两年就会翻一番)的寿命，而且有助于大幅提升处理器的能效和运行速度。
　　传统芯片中的电流是由栅极所产生的电场控制的，栅极下方的导电沟道宽而薄，嵌在硅基片内。而在3-D晶体管中，这些沟道都立了起来，突出于芯片表面。因而，沟道的顶部和两侧都与栅极相接，使其基本不会受到下方基片中杂散电荷的干扰。而在早先的晶体管中，这些电荷会对栅极阻断电流的能力构成干扰，从而导致电流泄漏不断出现。
　　

 
　　新式晶体管拥有垂直的导电沟道。而在老式设计(插图)中，导电沟道是平铺在栅极下方的。
　　由于几乎不存在电流泄漏，晶体管的开关过程就变得更利落、更迅捷，而且由于设计者不必再担心泄漏电流会被误当作“通电”信号，3-D晶体管也会变得更省电。
　　英特尔宣称，3-D晶体管的开关速度比先前的晶体管要快至多37%，或是能耗降低一半。开关更快意味着芯片的运行速度会更快。此外，由于所占的体积单元较小，晶体管能够封装得更为致密。晶体管之间信号传输时间会缩短，从而有助于进一步提升芯片的速度。
　　基于这项技术的第一款处理器将很快出现在笔记本电脑中，但尤其让电子工业界感到激动的是，节能在手持设备中的前景，因为它意味着设计者无需扩充电池容量就能升级设备的性能，或是缩小电池体积的同时亦不会导致性能下降。“十年前，大家只会关注如何让芯片跑得更快，”英特尔工艺技术部门负责人马克?波尔(Mark Bohr)说，“如今，低能耗的重要性则大大增加。”他还补充说，在手持设备中使用3-D晶体管会让节能和性能提升的效果得以放大，因为晶体管体积的缩小使得单块芯片能够承担存储、宽频通讯和GPS等多项功能，而以往上述每项功能都需要一块芯片独立承担。随着芯片数量的减少，电池体积的缩小，这些电子设备将能够以更小的体积实现更强大的功能。