英特尔22纳米芯片将采用突破性3-D晶体管
5月5日，英特尔技术与制造事业部亚洲区发言人、英特尔半导体（大连）有限公司总经理柯必杰（Kirby Jefferson）在北京代表英特尔公司宣布其3-D结构晶体将首次投入批量生产。而研发代号为Ivy Bridge的22纳米芯片将成为率先使用3-D晶体管的处理器。
被称为三栅极（Tri-Gate）的3-D晶体管实现了晶体管的革命性突破。它用超级纤薄的从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物代替了传统“扁平状”2-D平面栅极。而实际上，变化如此之大的3-D晶体管并非英特尔的突然之作，英特尔近年来在该技术的研发上投入了相当大的人力和物力，并逐步实现突破和展示给业界。
英特尔半导体（大连）有限公司总经理柯必杰（Kirby Jefferson）
早在2002年，英特尔就向外界展示了单鳍片的晶体管，2003年又展示了多鳍片晶体管。到了2006年，英特尔更上一层楼，展示了三栅极SRAM单元，并在2007年开发出了三栅极RMG流程。3-D晶体管的研发进展顺利以及在性能和功耗方面的优势，使得英特尔最终选定3-D晶体管作为22纳米芯片的基础。
对于3-D晶体管的批量投产，远在美国的英特尔公司总裁兼首席执行官欧德宁（Paul Otellini）也给予了高度评价。他说：“英特尔的科学家和工程师通过采用3-D结构，再一次实现了晶体管的革命。随着我们把摩尔定律推进到新的领域，3-D结构将帮助我们打造令人惊叹且能改变世界的设备。”
柯必杰也表示，英特尔科学家早就意识到3-D结构对于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。今天宣布的革命性成果，其关键在于英特尔能够把全新的3-D三栅极晶体管设计投入批量生产，开启了摩尔定律的又一个新时代，并且为各种类型设备的下一代创新打开了大门。
性能提升37%，能耗降低50%
据柯必杰介绍，英特尔的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，它能提供前所未有的更高性能和能效。这些能力让芯片设计师可以根据应用的需求灵活地选用低能耗或高性能晶体管。
3-D三栅极晶体管模型
与之前的32纳米平面晶体管相比，22纳米3-D三栅极晶体管在低电压下将性能提高了37%。这一惊人的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力进行“开关”操作。全新的晶体管只需消耗不到一半的电量，就能达到与32纳米芯片中2-D平面晶体管一样的性能。
柯必杰表示，尽管3-D三栅极晶体管采用了新的工艺，实现了大幅的性能提升和能耗节省，但是在生产端只增加了2%~3%的成本，这将使得新技术能迅速转化为产品。
3-D三栅极晶体管工作原理
3-D三栅极晶体管工作原理
根据以英特尔联合创始人戈登•摩尔（Gordon Moore）命名的摩尔定律，晶体管将变得越来越小、越来越便宜，并且能效越来越高。正因为如此，英特尔一直坚持推动创新和集成，为每个芯片添加更多功能和计算内核，从而提高性能，并降低单个晶体管的制造成本。
但要在22纳米制程时代延续摩尔定律，这是一项异常复杂的技术。英特尔的科学家们在2002年发明了三栅极晶体管??这是根据栅极有三面而取名的。在新晶体管里，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（两侧和顶部各有一个栅极），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。
就像摩天大楼通过向天空发展而使得城市规划者优化可用空间一样，英特尔的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??这是摩尔定律追求的技术和经济效益的关键点所在。未来，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。
Ivy Bridge成为试金石
3-D三栅极晶体管将在英特尔下一代22纳米制程技术中采用。单个晶体管到底有多大呢？实际上，在本文一个英文句点的面积上就可容纳超过600万个22纳米三栅极晶体管。
在北京的发布会上，英特尔并没有展示3-D三栅极晶体管的样品。但在美国加州圣克拉拉，英特尔向媒体和分析师展示了全球首个研发代号为Ivy Bridge的22纳米微处理器。新处理器可用于笔记本电脑、服务器和台式机。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。
关于3-D三栅极晶体管何时应用到凌动处理器和嵌入式芯片领域，柯必杰表示英特尔内部已经做好了详尽的规划，会在适当的时间向外界公布。