Аналитик Linley Group Дэвид Кантер считает, что Intel продолжит уменьшать размеры транзисторов в своих процессорах за счет использования экзотических материалов и новой структуры транзисторов.

В настоящее время корпорация Intel выпускает чипы на основе 14-нанометрового производственного процесса, готовясь перейти на 10-нанометровый процесс в конце текущего или начале следующего года. Эти размеры имеет самый маленький элемент схемы, вытравливаемой на каждом чипе, а чем меньше размеры элементов, тем быстрее работает процессор и тем меньше он потребляет электроэнергии.

Новые технологии позволят Intel продлить действие закона Мура, которому недавно исполнилось уже 50 лет, по крайней мере до момента перехода на 7-нанометровый производственный процесс. А это, по оценкам Кантера, должно состояться в 2017-м или 2018 году.

Согласно закону Мура, плотность размещения транзисторов удваивается примерно через каждые два года, что позволяет делать процессоры все более быстрыми и дешевыми. Но когда размеры транзисторов станут сравнимы с размерами атомов, задачи, связанные с утечками тока и управлением энергопотреблением, заметно усложнятся.

Intel представила транзисторы с диэлектриком high-K и металлическим затвором, использующие напряженный кремний и изготовленные по технологии FinFET (Fin Field Effect Transistor — транзисторы с вретикальной структурой затвора), когда элементы располагаются не в одной плоскости, а имеют трехмерную структуру, выстраиваясь друг над другом. Все это должно продлить действие закона Мура.

По прогнозам Кантера, в ближайшие годы кремний будет применяться в сочетании с напряженным германием или с арсенидом индия и галлия. Таким образом, начнут использоваться материалы, находящиеся с третьего по пятый столбцы периодической таблицы химических элементов.

В конечном итоге эти материалы должны прийти на смену кремнию, поскольку они обладают более высокой проводимостью. На начальном же этапе они будут применяться совместно с ним. Intel уже сейчас использует в своих процессорах альтернативы кремнию, в частности гафний.

В будущих чипах, вероятно, появятся транзисторы с новой структурой затвора, построенной на основе технологии Quantum-Well FET (QWFET), проектированием которой Intel занимается на протяжении почти десяти лет. Электроны здесь с каждой стороны занимают промежуточное положение между материалами, относящимися к группам с третьей по пятую периодической таблицы. Тем самым обеспечивается движение электронов в нужном направлении. Поведение заряда строго контролируется за благодаря правильной геометрии и используемым материалам, в результате чего транзисторы работают лучше.

В Intel исследования Кантера комментировать отказались, поделившись, однако, информацией о жизнеспособности QWFET и материалов, которые находятся в группах с третьей по пятую, а также о перспективах разработки процессоров на новой транзисторной структуре.

По словам Кантера, использование новых, перспективных технологий – лучший способ увеличения числа транзисторов в процессоре.

Среди других востребованных производственных решений можно отметить литографию в «глубоком ультрафиолете» (extreme ultraviolet, EUV). Но инструментов для ее использования пока не предлагается, поэтому в Intel применяют другие технологии, помогающие уменьшить число дефектов (например, тройной шаблон). Следует напомнить, что попытка перехода на 14-нанометровый процесс привела в свое время к задержкам поставок процессоров для ПК, мобильных устройств и серверов.

Опубликовать свой прогноз Кантер решил потому, что отраслевые аналитики, на его взгляд, должны, не ограничиваясь расплывчатыми догадками, давать конкретные оценки, учитывающие внутреннее положение дел. «Неаргументированное заявление о том, что новая производственная технология будет лучше старой, на самом деле ни о чем не говорит», – подчеркнул он.

«На практике переход Intel и других компаний на 10- и 7-нанометровую производственную технологию займет месяцы и годы, – указал Кантер. – Но обоснованные прогнозы обещают породить интересную дискуссию».