Rivoluzione Intel, arrivano i chip 3D

TECNOLOGIE

Moltiplicazione delle prestazioni e abbattimento dei consumi energetici con la nuova tecnologia che apre le porte a device mobili di nuova generazione e server più potenti

di Patrizia Licata
Intel rivoluziona i microprocessori creando i primi transistor 3D al mondo, super-sottili, efficienti e dalle alte prestazioni. Chiamati tri-gate, sono già pronti per la produzione in grandi volumi, con processo a 22 nanometri (nm), nel chip Intel conosciuto con il nome in codice “Ivy Bridge”.

I transistor tri-gate tridimensionali rappresentano un cambiamento radicale rispetto alla struttura planare bidimensionale su cui sono basati, da diversi decenni, non solo tutti i computer, telefoni cellulari e dispositivi elettronici di largo consumo, ma anche i controlli elettronici disponibili all’interno di automobili, aerei, elettrodomestici, dispositivi medici e migliaia di altri device di uso quotidiano.

"I ricercatori e gli ingegneri Intel hanno reinventato ancora una volta il transistor, questa volta utilizzando la terza dimensione", ha dichiarato Paul Otellini, Presidente e Ceo di Intel. "Grazie a questa potenzialità verranno creati straordinari dispositivi in grado di cambiare il mondo, man mano che faremo evolvere la legge di Moore in nuovi ambiti".

I vantaggi di una struttura 3D sono sempre stati riconosciuti dai ricercatori, poiché permettono di mantenere il ritmo della legge di Moore, secondo cui i transistor continuano a diventare sempre più piccoli, economici ed energeticamente efficienti, ma che rischia di essere limitata dalle leggi stesse della fisica. Per questo i ricercatori Intel hanno inventato nel 2002 il transistor tri-gate, chiamato così per i tre lati del gate. L'annuncio di oggi fa seguito ai successivi anni di sviluppo e produzione di Intel e segna l'implementazione di questo progetto per la produzione in grandi volumi.

Ma come è fatto un tri-gate? Il tradizionale gate planare bidimensionale "piatto" viene sostituito da un'aletta di silicio tridimensionale, super-sottile, che si sviluppa in verticale dal substrato di silicio. Il controllo della corrente viene ottenuto implementando un gate su ognuno dei tre lati dell'aletta, due su ogni lato e uno sulla parte superiore, anziché solo sulla parte superiore come nel caso dei transistor planari bidimensionali. Questo controllo aggiuntivo rende possibile il massimo flusso di corrente quando il transistor è in piena attività (stato “on” per le prestazioni) e il più possibile vicino allo zero quando è inattivo (stato “off” per ridurre il consumo energetico), e consente al transistor di passare con estrema velocità tra i due stati.

Le prestazioni migliorate e l’efficienza energetica dei chip 3D offrono ai designer la flessibilità di scegliere transistor destinati al basso consumo o alle prestazioni elevate, a seconda dell'applicazione implementata. I transistor tri-gate 3D a 22 nm offrono prestazioni a bassa tensione fino al 37% più elevate rispetto ai transistor planari a 32 nm di Intel. Questo miglioramento li rende ideali per l'uso in piccoli dispositivi mobili, che consumano meno energia per l'attivazione e la disattivazione delle funzionalità. A fronte delle stesse prestazioni dei transistor planari 2D disponibili nei chip a 32 nm, i nuovi transistor infatti, consumano meno della metà dell'energia.

“L'aumento delle prestazioni e il risparmio energetico offerti dai nuovi transistor tri‑gate 3D di Intel sono senza precedenti nel settore”, ha affermato Mark Bohr, Senior Fellow di Intel. “I produttori possono ottenere una flessibilità tale da rendere gli attuali dispositivi più intelligenti e sviluppare soluzioni completamente nuove”.

“E’ davvero un annuncio storico, Intel sembra essersi portata decisamente un passo avanti rispetto al resto dell’industria”, ha commentato Martin Reynolds di Gartner. “Da un lato con i nuovi chip 3D si potranno fare device mobili che sono più efficienti sul piano dei consumi, dall’altro server molto più potenti...le aziende avranno un forte incentivo a scegliere i chip Intel”.

L’impatto della rivoluzione Intel sul resto dell’industria è stato amplificato dall’annuncio, dato ieri, dell’acquisizione di Varian Semiconductor Equipment da parte di Applied Materials, azienda americana che produce attrezzature per fabbricare semiconduttori e rifornisce anche Intel - un’operazione, nota oggi il Financial Times, che le permetterà di tenersi al passo con la nuova tecnologia. La stessa Applied Materials ha spiegato che comprando la società del Massachusetts, per 4,9 miliardi di dollari, potrà affrontare meglio il problema della crescente complessità dei chip, della scalabilità dei transistor e della progettazione 3D.

Tra l’altro, questa acquisizione potrebbe essere solo la prima di una serie nell’industria dei produttori di attrezzature per fabbricare chip, che vogliono tornare a far crescere le revenues e allentare la pressione sui prezzi, come nota Patrick Ho, analista di Stifel Nicolaus. “Nell’industria dell’equipment, occorre il consolidamento per eliminare molta della pressione sui prezzi che oggi esiste perché ci sono tante aziende che si muovono nello stesso spazio”, sostiene Nicolaus.

Anche Asml Holding e Lam Research, entrambi produttori di macchine per fabbricare semiconduttori, potrebbero essere in cerca di aziende da acquisire: tra i candidati ci sarebbero Novellus, Cymer e Kla-Tencor, aggiunge C.J. Muse, analista di Barclays Capital a New York. La stessa Applied Materials potrebbe non aver finito di fare shopping, mentre qualcuno pensa a una possibile fusione tra Lam e Novellus come risposta all’acquisizione di Varian da parte di Applied.

05 Maggio 2011