Служба новостей IDG, Бостон

Инженеры IBM и Intel исследуют новое поколение материалов, позволяющих снизить утечку тока в транзисторах микросхем
Исследователи из IBM использовали суперкомпьютер Blue Gene для моделирования 50 вариантов комбинаций двуокиси гафния и кремния

IBM сделала рывок в «транзисторной войне» с Intel за скорость и размеры полупроводниковых компонентов. Голубому Гиганту удалось опередить своего конкурента, промоделировав возможности использования в конструкции транзисторов редкой комбинации материалов, позволяющих снизить утечку тока в транзисторах.

Традиционно в затворе транзисторов микросхем используется диоксид кремния, однако с повышением плотности упаковки, обусловленным уменьшением топологического размера элемента, возрастает и утечка тока. Если заменить диоксид на какое-то вещество с более высокой диэлектрической проницаемостью, это позволило бы избавиться от упомянутого недостатка. Как в Intel, так и в IBM предлагают вместо диоксида кремния использовать в затворе металлические составы.

26 февраля Intel нанесла ответный удар, объявив, что вложит до 1,5 млрд. долл. в реконструкцию завода микросхем в Нью-Мексико с целью подготовить его к выпуску процессоров по схожей технологии.

В январе обе компании объявили, что обнаружили материалы, необходимые для создания транзисторов на основе диэлектрической пленки и металлического затвора. Используемые материалы являются гораздо лучшими изоляторами, чем обычно используемая двуокись кремния, а это чрезвычайно важно для увеличения плотности размещения транзисторов на микросхеме, ведь утечки тока, приводящие к нагреванию и снижению эффективности, происходят там, где проводники расположены близко друг к другу.

Секретный сплав

В конце февраля исследователи из IBM сообщили, что применили суперкомпьютер Blue Gene для моделирования 50 вариантов комбинаций двуокиси гафния и кремния. Микросхемы на основе нового сплава планируется запустить в производство в 2008 году.

«В теории новый материал выглядит неплохо, но чтобы не столкнуться с сюрпризами, когда он будет внедрен в производство, нашим инженерам придется создавать численные модели различных сплавов», — считает специалист по суперкомпьютерным технологиям из лаборатории IBM в Цюрихе Алессандро Курьони. Он является одним из трех авторов исследования, результаты которого опубликованы в январском номере журнала Physical Review Letters.

Авторы разработали новые вычислительные алгоритмы и реализовали их на суперкомпьютере Blue Gene/L с 4096 процессорами. Расчет модели для одного варианта комбинации составных частей занимал около пяти дней. В каждом варианте рассчитывалось взаимодействие 600 атомов.

«Если бы исследователи взяли для расчетов обычный ноутбук, то вместо 250 дней им бы потребовалось 700 лет», — отметил Курьони.

Кто первый?

Несмотря на успехи IBM, в корпорации Intel уверены, что первыми выйдут на рынок с процессорами на транзисторах, построенных по ее технологии high-k/metal-gate. По заявлениям Intel, данная технология будет применена в семействе процессоров 45-нанометровой архитектуры, выпуск которых должен состояться в этом году.

Intel подкрепила свои слова делом, объявив, что начнет реконструкцию завода Fab 11X, расположенного в Рио-Ранчо (штат Нью-Мексико), готовя его к выпуску процессоров Penryn по 45-нанометровому техпроцессу на базе транзисторов high-k/metal-gate. В настоящее время там используется 90-нанометровый технологический процесс. Это уже четвертый завод Intel, которому предстоит перейти на 45-нанометровый техпроцесс. Производство на нем должно начаться во второй половине 2008 года. Другие заводы начнут работать гораздо раньше.

Новые разработки знаменуют собой одно из крупнейших достижений в конструировании транзисторов за последние 40 лет, как утверждают в Intel.