Tecnologie innovative e nuovi materiali per i transistor

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Intel riesce a ridurre la perdita d’energia nei chip.

Intel ha annunciato di aver identificato nuovi materiali da utilizzare in sostituzione di quelli impiegati da oltre 30 anni nella produzione dei chip. I ricercatori Intel hanno sviluppato transistor all’avanguardia e a elevate prestazioni utilizzando un nuovo materiale, denominato high-k (ad alta costante k), per il gate dielectric (dielettrico di gate) e nuovi materiali metallici per il gate dei transistor. I transistor sono microscopici interruttori di silicio che elaborano le sequenze di uno e zero del mondo digitale. Il gate accende e spegne il transistor, mentre il dielettrico di gate è un isolante posto al di sotto del gate che controlla il flusso della corrente elettrica. Nel complesso, i nuovi materiali per gate e dielettrici consentono di ridurre drasticamente la dispersione di corrente che provoca una riduzione dell’energia della batteria e genera calore non necessario. Secondo Intel, il nuovo materiale high-k riduce di oltre 100 volte la dispersione di corrente rispetto al biossido di silicio utilizzato negli ultimi trent’anni. Intel è riuscita a ridurre il dielettrico di gate in biossido di silicio fino a uno spessore di 1,2 nanometri (nm), che equivale ad appena cinque strati atomici. Con la riduzione dello spessore del materiale in biossido di silicio, aumenta la dispersione di corrente elettrica attraverso il dielettrico di gate, e si verifica di conseguenza uno spreco di corrente e la generazione di calore non necessario. Per mantenere il corretto flusso degli elettroni e risolvere questo problema critico, Intel intende sostituire l’attuale materiale con un materiale high-k più spesso nel dielettrico di gate, riducendo sensibilmente la dispersione di corrente. La seconda parte della soluzione prevede lo sviluppo di un materiale metallico per gate, poiché il dielettrico di gate high-k non è compatibile con il gate degli attuali transistor. La combinazione del dielettrico di gate ad alta costante k con il gate metallico consente una drastica riduzione della dispersione di corrente mantenendo estremamente elevate le prestazioni del transistor, e quindi rendendo possibile il proseguimento della Legge di Moore (il numero di transistor inseriti su un chip raddoppia circa ogni due anni, portando a un aumento delle caratteristiche e delle prestazioni e a una riduzione del costo a transistor) e delle innovazioni tecnologiche nel prossimo decennio. Intel ritiene che queste nuove scoperte possano essere integrate in un processo di produzione economico in grandi quantità, e ha iniziato a trasferire questa ricerca sui transistor nella fase di sviluppo. I transistor basati su questi nuovi materiali dovranno essere integrati nei futuri processori Intel a partire dal 2007, nell’ambito del processo di produzione a 45 nm dell’azienda. Intel presenterà oggi i dettagli dello sviluppo di nuovi materiali per transistor nel corso della manifestazione 2003 International Workshop on Gate Insulator di Tokyo.

Autore: ITespresso
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