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摩尔定律的延续：英特尔最新22nm3D晶体管强势来袭
Inter3D晶体管技术解析
&&&&来源:中关村在线&&&&作者：&&
日，英特尔公司宣布在晶体管发展上取得了革命性的重大突破。晶体管是现代电子设备的微小元件，自50多年前硅晶体管发明以来，3-D结构晶体管史无前例将首次投入批量生产。英特将推出被称为三栅级(Tri-Gate)的革命性3-D晶体管设计，并将批量投产研发代号Ivy Bridge的22纳米芯片。
&&& 自1947年晶体管问世以来，晶体管技术飞速发展。为开发更强大、成本效益更好、能效更高的产品铺平了道路，要想按照摩尔定律的步调不断进步，就必须进行大量创新。近期值得关注的创新成果是应变硅和高-K金属栅极。现在，英特尔将为晶体管设计带来另一项革命这将在各种计算设备(从到台式机，从笔记本电脑到手持设备)中实现前所未有的高性能和能效。
Intel 3-D三栅极晶体管
&&& 3-D三栅级晶体管代表着从2-D平面晶体管结构的根本性转变。几十年来，2-D晶体管不仅在计算机、手机、消费电子产品中得到了广泛应用，还用于汽车、航空、家用、医疗设备以及数千种日用设备的电子控制中。英特尔CEO保罗 欧德宁表示，英特尔科学家和工程师通过采用3-D结构，再一次实现了晶体管革命。随着摩尔定律推进到新的领域，3-D结构将帮助人们打造令人惊叹且能改变世界的设备。
摩尔定律(Moore"s Law)
&&& 科学家早就意识到3-D结构对延续摩尔定律的重要意义，因为面对非常小的设备尺寸，物理定律成为晶体管技术进步的障碍。5月4日宣布的革命性成果，其关键在于英特尔能够把全新的3-D三栅极晶体管设计设入批量生产，开启了摩尔定律又一新时代，并且为各种类型的设备的下一代创新打开了大门。
&&& 摩尔定律：
&&& 摩尔定律预测了硅技术的发展步伐，晶体管密度大约每两年便会增加一倍，同时其功能和性能将提高，而成本则会降低。40多年来，摩尔定律已经成为半导体行业的基本商业模式。
&&& ● 3-D晶体管能够实现前所未有的能耗节省和性能提升
&&& 英特尔3-D三栅极晶体管使芯片能够在更低的电压下运行，并进一步减少漏电量，与之前最先进的晶体管相比，3-D三栅极晶体管能够提供前所未有的高性能和高能效。这些能力让芯片设计师可以根据实际的应用需要灵活地选用低能耗或高性能的晶体管。
Intel 3-D三栅极晶体管
&&& 与之前的32nm平面晶体管相比，22nm 3-D三栅极晶体管在低电压下将性能提高了37%，这一改进意味着它们将是小型手持设备的理想选择。这种设备要求晶体管在运行时只用较少的电量进行“开关”操作。全新的晶体管只需消耗不到一半的电量，就可以达到与32nm芯片中2-D平面晶体管一样的性能。
&&& ● 3-D晶体管问世将继续创新步伐-摩尔定律
&&& 要在22nm制程时代延续摩尔定律是一项导常复杂的技术。英特尔科学家们在2002年发明了三栅极晶体管，这是根据栅极有三面而取名的。得益于英特尔高度的研究-开发-制造技术的集成作业，5月4日宣布的技术突破是多年研发的成果，也标志着3-D三栅极晶体管成果开始进入批量生产阶段。
Intel 3-D三栅极晶体管模型
&&& 3-D三栅极晶体管实现晶体管的革命性突破。传统“扁平”的2-D平面栅极被超级纤薄的，从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物所代替。电流控制是通过在鳍状物三面的每一面安装一个栅极而实现的，而不是像2-D平面晶体管那样，只在顶部有一个栅极。更多控制可以使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过(高性能)，而在“关”的状态下尽可能让电流接近零(低能耗)，同时还能在两种状态之间迅速切换。
&&& 英特尔3-D三栅极晶体管结构提供了一种管理晶体管密度的方式。由于这些鳍状物本身是垂直的，晶体管也能更紧密地封装起来。这是摩尔定律追求技术和经济效益的关键所在。设计师还可以不断增加鳍状物的高度，从而获得更高的性能和能效。
&&& ● 3-D三栅极晶体管首次将用于22nm Ivy Bridge处理器
&&& 3-D三栅极晶体管将在英特尔下一代22nm制程技术中采用。单个晶体管究竟有多大，实际在一个英文句点的面积上就可以容纳超过600万个22nm三栅极晶体管。
&&& 5月4日，英特尔展示了全球首个研发代号为Ivy Bridge的22nm微处理器，该处理器可用于笔记本电脑、和台式机。基于Ivy Bridge的英特尔酷睿系列处理器将是首批采用3-D三栅极晶体管进行批量生产的芯片。Ivy Bridge预计将在年底前投入批量生产。
3-D晶体管首次将用于Ivy Bridge处理器
&&& 该项硅技术的突破也将有助于交付更多基于高度集成的英特尔凌动(Atom)处理器产品，以扩展英特尔架构的性能、功能和软件兼容性，同时满足各种细分市场对能耗、成本和设计尺寸的整体需求。
&&& 全文总结：
&&& 硅晶体管史上第一次进入3-D时代。英特尔推出的三栅极晶体管将晶体管通道增加到第三维度。其结果就是能够更好地控制晶体管、最大程度利用晶体管开启状态时的电流，并且在关闭状态时最大程度减少电流。英特尔在新的半导体技术中引入22nm创新，这将确保摩尔定律在可预见的未来仍将继续生效，3-D三栅极晶体管的问世也将成为晶体管发展的新的里程碑。
&&& ● 小知识：晶体管历史和关键里程碑事件
&&& 1947年：
&&& William Shockley、John Bardeen和Walter Brattain在贝尔实验验成功开发出首个晶体管。
&&& 1950年：
&&& William Shockley开发出双极结型晶体管，就是现在通行的标准晶体管。
&&& 1954年：
&&& 首款晶体管收音机Regency TR1上市，这种收音机里面只包含四个锗晶体管。
&&& 1961年：
&&& 罗伯特·诺伊斯获得首个集成电路专利。最初的晶体管对于收音机和电话而言已经足够，但是更新的电子设备要求规格更小的晶体管-集成电路。
&&& 1965年：
&&& 摩尔定律诞生-戈登·摩尔在《电子杂志》发表的文章中预测：未来芯片上晶体管的数量大约每年翻一倍(10年后，修正为每两年翻一倍)。三年后，摩尔和诺伊斯创建了英特尔公司，英文名Intel即“集成电子(Integrated Electronics)”的缩写。
&&& 1969年：
&&& 英特尔开发出首个成功的PMOS硅栅极晶体管技术。这些晶体管继续使用传统的二氧化硅栅介质，但是引入了新的多晶硅栅电极。
&&& 1971年：
&&& 英特尔推出首个微处理器-的规格为1/8英寸X1/16英寸，包含2250个晶体管，采用英特尔10微米PMOS技术在2英寸晶圆上产生。
&&& 1985年：
&&& 英特尔386微处理器问世，含有275000个晶体管，是最初4004晶体管数量的100多倍。386是32位芯片，具备多任务处理能力，可同时运行多个程序。最初是使用1.5微米CMOS技术制造的。
&&& 2002年：
&&& 英特尔发布了90纳米制程技术的若干技术突破，包括高性能、低功耗晶体管，应变硅，高速铜质接头和新型低-K介质材料。这是业内首次在生产工艺中采用应变硅。
&&& 2007年：
&&& 英特尔公布采用突破性的晶体管材料-高-K金属栅极。英特尔将采用这些材料在公司下一代处理器―英特尔酷睿2双核、英特尔酷睿2四核处理器以及英特尔至强系列多处理器的数以亿计的45纳米晶体管中用来构建绝缘“墙”和开关“门”，研发代号为Penryn.
&&& 英特尔宣布将批量生产一种全新的晶体管设计。三栅极晶体管将在各种计算设备中（从服务器到台式机，从笔记本电脑到手持式设备）实现前所未有的高性能和能效。
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22nm 3D三栅极晶体管技术详解
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3秒自动关闭窗口大学计划这个工种挺好，碰到自己不太明白的问题，直接发一个email给某个领域处于牛A和牛C之间的教授，就懂了。&intel的22nm 3D工艺牛，到底牛到什么程度，到底对业界有神马影响，俺也搞不太清楚。这不，一封email全搞定了。 以下是他的回信，给想知道更多技术细节的童鞋们参考：
&这个新闻的震撼力非常大，其意义在于：&
（）首先，世界上在、、方面的第二牛比已经被远远落在后面：年。年对半导体意义巨大。、、等大型的代工厂已经越来越力不从心。这也是为什么、果断放弃的原因。
（）由于在工艺方面的超前性，越来越多的猜测涌现出来，同时业界也认为：的迟早要走向代工，也就是的开放出来，给公司譬如制作芯片。只有这样，世界才能享受最新技术带来的。目前已经给一个做纳米的代工（有可能被收购，因为附加的是趋势）。这个新闻我最初发出来来过给大家。第二可能是，也就是未来的芯片将是加工的。
（）的出现大大延续了摩尔定律。预期节点的各种替代技术譬如（碳纳米晶体管）、（一种替代光刻的技术）也在被抛弃。超低功耗的实现是通过：。沿用了出现的高金属栅，大大降低了栅极泄露；。栅结构大大增强了栅对沟道的控制，沟道的全耗尽大大降低了泄露等；超高速的实现是通过：。沿用了的应力技术，大大增强强了沟道载流子的漂移速度；。采用栅，使得晶体管的得到有力控制。等
现在回答你的问题：和有关系吗？我们从两个方面来谈论：
（）：的架构与架构是不同的。的是面向的，流水线的深度、各种复杂的考虑等等必将决定他的架构是一个复杂的、面向的架构，必将带来很大的。不同，是面向嵌入式的、超低功耗的设计。所以从架构上来说：是一个比优越的低功耗架构。这就是为什么的如何调整，都做不到芯片的超低功耗，我是说同一个，大家都用或者技术加工。
（）基于的芯片是不能使用的制造的，也就是他不能享受带来的速度提升与功耗降低。也就是的芯片目前最多用或者不太成熟的技术制造。但是的可以用制造。所以的应该对的超低功耗带来巨大的挑战。
如果在嵌入式的架构上果断抛弃架构，那么他可以从与两个方面同时获益。这也是－模型的基础。
在嵌入式CPU领域，Intel与ARM是永远的对手，不存在合作关系。
在芯片制造领域，Intel最多是ARM的间接合作伙伴。注意：ARM从来不制造芯片的，也就是说ARM都不是Fabless公司which has and sells its fabricated chips，它仅仅是一个IP授权商。Intel与ARM的间接合作是通过ARM的IP购买商产生的。譬如Apple的产品里面运用了ARM作为SOC的一部分，Apple希望Intel制作Apple的SOC芯片，这个时候Intel间接的和ARM产生了关系。
谣传中的Apple用Intel做代工，这个代工业务很有可能是制作Apple自己设计的芯片，不含ARM，因为Apple已经在早些年收购了一个CPU公司，最新版本的Mac以及智能终端就可能用传说中的Apple的A5 Processor。&
此外Intel一旦对外开放了代工业务，对TSMC的冲击肯定很大。因为在technology方面，TSMC还不是Intel的对手。但是这个冲击应该不是瞬间产生的，Xilinx、Quacomm、Broadcom等fabless公司对TSMC的technology比较熟悉，要消化使用新的Intel的technology是需要时间的。
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英特尔杨叙：22nm将成传统处理器绝唱
【文章摘要】4月24日消息，英特尔今日在京发布了第三代智能酷睿处理器Ivy Bridge的四核产品，共计13款产品。Ivy Bridge处理器基于22nm制程，首次同时采用创新3D三栅极晶体管技术和全新核心显卡架构，高清媒体和3D图形性能双倍提升。
　　4月24日消息，英特尔今日在京发布了第三代智能酷睿处理器Ivy Bridge的四核产品，共计13款产品。Ivy Bridge处理器基于22nm制程，首次同时采用创新3D三栅极晶体管技术和全新核心显卡架构，高清媒体和3D图形性能双倍提升。　　发布会后，英特尔全球副总裁、中国区总裁杨叙等接受了腾讯数码的采访，杨叙表示，22nm制程将是英特尔设计和生产处理器的一个分水岭，以后智能移动设备将更多的使用SoC产品。据悉将有超过570款台式机和笔记本搭载英特尔第三代酷睿处理器，而杨叙表示，领先的22nm制造工艺还将启动更多、更新的智能设备的创新制造。　　22nm将成传统处理器绝唱，SoC竞争英特尔仍具优势　　随着移动互联网和移动互联终端的兴起，SoC（片上系统）发展迅猛，高通、Ti、三星等原本看似和英特尔关系不大的厂商都成了英特尔竞争对手，有分析指出，在平板、手机等移动设备上SoC将率先取代传统处理器的地位，而随后这一变革将扩散到笔记本、台式机等设备上。　　杨叙对SoC的发展表现出了极大的兴趣，他表示未来是SoC的天下，22nm的处理器或许会成为英特尔最后一批传统处理器，以后英特尔产品也将都是SoC产品，可以针对不同市场段进行高度集成，无论是手机、平板，还是笔记本、台式机都适用。　　杨叙表示，由于摩尔定律的推动，英特尔处理器制造工艺和微架构同步提升，杨叙开玩笑的称，从来没听过有人说英特尔处理器性能不够，只听到说英特尔处理器性能过剩。杨叙认为，随着市场的变化和用户需求的转变，英特尔处理器后续将更多的在功能上下手。　　而此次发布的第三代酷睿处理器除了性能上的提升，还具有一些特色的功能，如第三代酷睿处理器支持的英特尔快捷启动技术可以快速启动电脑，智能响应技术可以快速读取数据，智能连接技术可以随时更新内容，此外，第三代酷睿处理器还具有丰富的连接性，集成USB3.0、支持Thunderbolt技术、第三代PCI-E3.0、同步三屏独立显示等。　　杨叙认为，英特尔是一家靠数据计算发展起来的公司，未来计算和通讯的融合产品中计算要起着基础的作用，擅长于数据计算的英特尔道路只会越走越宽。　　核芯显卡性能翻番，性能是创新应用和良好体验的基石　　核芯显卡性能的提升被认为是第三代酷睿处理器最核心的变化之一，而核芯显卡性能提升的同时得益于架构的更新和制造工艺的的提升，第三代酷睿处理器在将制造工艺从32nm提升至22nm的同时，还重新设计了核芯显卡的架构，相当于CPU部分Tick+GPU部分Tock，这被英特尔称为Tick+。　　据介绍，新处理器集成的晶体管数量已经达到了14亿个，而尺寸却减少了1/4，从新处理器的架构图来看，1/3的巨大面积被核芯显卡所占据。杨叙认为，随着制造工艺的进一步提升，处理器内部可以有更多的空间来设计功能性模块，可以根据需求来增减不同的功能模块，这也就是SoC片上系统。22nm是目前最先进的制造工艺，而两年后英特尔还将一句Tick-Tock战略提升制造工艺，这使得英特尔有信心在SoC的设计和制造上有更大的作为。　　杨叙认为，智能手机之所以具有智能二字是因为计算性能的大幅提升，计算和通讯的融合是大的趋势，面对ARM架构处理器的逼人态势，杨叙坚持性能才是基础，无论是更丰富的应用还是更好的用户体验都需要性能作为基石。　　杨叙还谈到数年前风靡一时但终被市场抛弃的上网本，他表示上网本之所最终不受欢迎就是因为性能太差，Atom这样的产品已经是旧时代的产物。换言之，杨叙认为日后SoC时代和ARM架构处理器的竞争中，英特尔在性能方面将会占到先发优势。　　超极本不能一味追求低价，要看到用户对创新的需求　　超极本目前售价维持在999美元左右，英特尔已经推出了3亿美元的产业基金来推动产业链合作以降低超极本的售价，英特尔认为在6月个内超极本的主流价格可以下降到699美元。　　不过杨叙还表示，超极本价格并非英特尔所制定，每个OEM厂商均有不同的想法，消费者对超极本也有不同的需求，有的需要更快速的硬盘、有的需要全金属的外壳、有的需要一体成型的设计，对于超极本这种创新型产品而言，不能一位追求便宜，而且永远不能低估消费者对创新产品的需求。　　杨叙表示，超极本必将加入触控的功能，而这有赖于合作伙伴微软推出新一代操作系统Windows 8，届时将有更多形态的超极本出现。在不久前的IDF2012上，英特尔已经联同微软展出了一些新形态的超极本产品，如旋屏、滑屏、翻屏超极本等等。杨叙还表示，高清、3D以及华丽的触控操作等，均需要有强大的处理器及核芯显卡性能作支撑，领先的22nm制造工艺还将启动更多、更新的智能设备的创新制造。
责任编辑：朱玲
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