22-Nanometer-Transistoren werden dreidimensional (Update)

Bisher waren die Transistoren auf den meisten CPUs mehr oder weniger flach gebaut: Die Gates saßen neben dem, was funktional den eigentlichen Schalter darstellt. Schon seit Jahren gibt es deshalb vor allem im Labor Transistoren mit Finnen, bei denen der Schalter in die Höhe gebaut ist. Die Gates werden dabei über die Finnen gelegt, was FinFET genannt wird: Fin Field Effect Transistor.

Mit solchen FinFETs wird Intel auch seine für das Ende des Jahres 2011 erwarteten ersten 22-Nanometer-Prozessoren mit Ivy-Bridge-Architektur bauen. Dies gab Intels Halbleiterchef, Mark Bohr, auf einer Veranstaltung in San Francisco bekannt. Der Vorteil liegt nicht nur in weniger Platzbedarf auf dem Die.

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Transistoren von 90 bis 22 Nanometern

Zwar lassen sich mit den Tri-Gate-Tranistoren mehr Funktionseinheiten oder Caches auf derselben Fläche unterbringen, aber ein Hauptgrund für die Entscheidung waren schnellere Schaltgeschwindigkeiten und Stromersparnisse, sagte Mark Bohr. Genaue Messwerte nannte der Ingenieur nicht, aber bei geringen Spannungen sollen die Tri-Gates 37 Prozent schneller schalten.

Noch wesentlicher sind die geringeren Leckströme, die vor allem bei Transistoren stören, die nicht ganz abgeschaltet werden können. Gegenüber Intels aktuellen 32-Nanometer-Transistoren sollen die Tri-Gates 50 Prozent geringere Leckströme aufweisen. Intel erhofft sich dadurch einen Vorteil bei mobilen Geräten. So sollen die Tri-Gates nicht nur in den Desktop- und Notebookversionen von Ivy-Bridge-CPUs zum Einsatz kommen, sondern auch in einer neuen Generation von Atomprozessoren.

Laut Mark Bohr arbeitete Intel zehn Jahre an den Tri-Gates, bis sie serienreif waren. Intel hatte die neue Bauform bereits 2002 vorgestellt und 2006 einen Zeitrahmen gesetzt: 2011 sollten die neuen FinFETs für die 22-Nanometer-Fertigung einsatzbereit sein.

Diese exakte Abfolge zeigt auch, wie genau Intel solche grundlegenden Veränderungen an seinen Halbleitern abstimmt. 2006 wurde mit den High-k-Metal-Gates (HKMG) der damals aktuellen Core-2-CPUs (Penryn) das Transistordesign das letzte Mal stark verändert. Um Moore's Law aufrechtzuerhalten, ist also spätestens in fünf Jahren eine neue Bauform der Transistoren nötig.