Tranzisztortechnológiai áttörésről számolt be az Intel
[WSJ, SBN] Az Intel olyan tranzisztortechnológiai áttörésről számolt be, amely lehetővé teszi az integrált áramkörök sebességének növelését akadályozó szivárgási áram jelentős mértékű csökkentését. A vállalat kutatói a tranzisztorok hagyományosan szilíciumból készült szigetelőrétegét és kapuelektródáját fémmel helyettesítették.
Az alacsony fogyasztás elérésének egyik kulcsfontosságú eleme a szivágási áram csökkentése. A szivárgás (szivárgási áram) a félvezetők lezárt átmenetén létrejövő jelenség, amely szabad elektronok és lyukak kombinációjából származik és nanoamper nagyságrendű. Ez a jelenség az egyik legnagyobb probléma a nagyteljesítményű processzorok tervezésében. A processzorok fogyasztása a működési feszültség csökkentésével mérsékelhető, azonban ahogy a tranzisztorok nyitófeszültsége (az a feszültségszint, amikor a tranzisztor "bekapcsol") tart a 0 Volthoz, a szivárgási áram nő és egyre nagyobb problémát okoz.
A szivárgási áram elsősorban azért jelent komoly problémát a növekvő komplexitású processzorokban, mert a lapkában található összes tranzisztorban jelen van, még azokban is, amelyek az adott időpillanatban nem aktívak -- az aktív tranzisztorok száma egy adott pillanatban általában 10 százalék körüli. Ezért a szivárgás rendkívüli módon növeli a disszipációt, ráadásul az áramkör bonyolultságával, a tranzisztorszám növekedésével együtt növekszik. A szivárgási áram -- mivel a tápfeszültséggel fordítottan arányos -- egy kisebb csíkszélességű gyártástechnológia bevezetésénél akár két-háromszorosára is nőhet, ezért a jelenség megnyugtató kezelése a kutatók elsőszámú feladata.
Az Intel kutatói azt állítják, hogy az általuk kidolgozott megoldással a szivárgási áram századrészére csökkenthető. A vállalat leghamarabb 2007-ben, a 45 nanométeres gyártástechnológia bevezetésekor kezdheti meg az átállást az új tranzisztorokra, ha azok valóban beváltják a hozzájuk fűzött reményeket. Ezek esetében a hagyományos szilícium-dioxid szigetelőréteget egy magas k állandójú dielektrikumból készült szigetelőréteggel helyettesítették, míg a kapuelektródát polikristályos szilícium (poliszilícium) helyett fémből állították elő, más anyagból az n-csatornás (NMOS) és más anyagból a p-csatornás (PMOS) tranzisztorok esetében.
Korábban komoly nehézségek merültek fel az olyan magas k állandójú anyagok felhasználása során, mint a hafnium-oxid vagy a cirkónium-oxid, ám az Intel kutatói állítják: megtalálták a szigetelőrétegnek megfelelő anyagot. A magas k állandójú anyagokkal való összeférhetetlenség miatt vált szükségessé a poliszilícium kapuelektródák lecserélése is.
Problémát jelent ugyanakkor az eredmények értékelésében, hogy a riválisait segíteni a legkevésbé sem kívánó vállalat nem hozta nyilvánosságra, milyen új anyagokat használt fel az új tranzisztorok előállítása során. Így sem azt nem tudni, milyen magas k állandójú dielektrikumot, sem pedig azt, hogy milyen új fémeket használtak fel a kutatók. Az eredményeket ugyan holnap egy tokiói konferencián ismertetik, e részletek ott sem látnak napvilágot.
A rivális gyártók képviselői a hozzáférhető adatok hiányossága miatt ezért óvatosan nyilatkoztak az "áttörésről". Az Intel képviselője elmondta, amint a megoldás közelebb jut a sorozatgyártáshoz, egyre több részletet hoznak nyilvánosságra az új tranzisztortechnológiáról. Szkeptikusok ugyanakkor a vállalaton belül is vannak: egyebek mellett Andy Grove, az Intel igazgatótanácsának elnöke is kételkedik abban, hogy a magas k állandójú anyagok felhasználhatók lesznek a tömeggyártásban.