65 nm: Infineon Multi-Gate-Transistoren 50 Prozent effizienter


Erschienen: 13.06.2007, 16:45 Uhr, Quelle: E-Mail, Autor: Patrick von Brunn

Forscher von Infineon haben heute in Japan erstmals Details einer neuen Transistorarchitektur vorgestellt, die viele Hindernisse zu noch kleineren, leistungsfähigeren elektronischen Schaltungen und Geräten aus dem Weg räumt. Zehnmal kleinere Ruheströme und rund 50 Prozent weniger Energiebedarf zum Schalten als bei heutigen 65 nm großen Transistoren sind die Eigenschaften der neuen Multi-Gate-Feldeffekt-Technologie. Die Infineon-Forscher haben als erste weltweit Transistoren mit dreidimensional geformten Gate-Anschluss und gleichzeitig integriertem Gate-Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante und Metall-Elektrode in hoch-komplexen digitalen Schaltkreisen präsentiert und Rekorde in drei Disziplinen aufgestellt: Schaltgeschwindigkeit, Ruhestrom und Effizienz beim Schaltvorgang.

Entwickler hochintegrierter Schaltungen, die nicht selten einige Millionen Komponenten auf der Fläche eines Stecknadelkopfes unterbringen müssen, stehen vor vielen Herausforderungen: Sie müssen die Funktionalität ihrer Produkte erhöhen, die Abmessungen auf ein Minimum reduzieren und gleichzeitig den Energiebedarf so niedrig wie möglich halten. Forderungen, die sich technisch widersprechen, denn kleinere Transistorabmessungen und höhere Arbeitsfrequenzen verlangen mehr Strom. Und höhere Ströme würden sogar dann fließen, wenn die Schaltung im „Stand-by-Betrieb“ eigentlich nicht aktiv ist; dann machen sich die Ruheströme bemerkbar. Die Lösung der genannten Herausforderungen haben nun Infineon-Forscher dem Fachpublikum in Japan erläutert.

Die Multi-Gate-Feldeffekt-Transistor ist im Gegensatz zur heute verbreiteten planaren (flachen, in einer Ebene) Standard-Technologie dreidimensional modelliert. Infineon hat die neue Transistorarchitektur in 65 nm-Strukturgröße jetzt als weltweit erste mit einer komplexen Schaltung aus über 23.000 Transistoren getestet. Alle wichtigen Komponenten einer modernen Elektronikschaltung inklusive statischer Speicherzellen wurden dabei berücksichtigt. Mit der kürzesten jemals gemessenen Schaltzeit in dieser Architektur - für Fachleute: 13,9 ps - wurde noch ein Rekord aufgestellt, der den alten um 40 Prozent überbietet. Selbst Licht kann in dieser kurzen Zeit nur knapp vier Millimeter zurücklegen.

Um Transistoren sicher ein- und ausschalten zu können und den Energiebedarf auf das absolut Notwendige zu reduzieren, geht Infineon neue Wege: Die seit 50 Jahren übliche flache (planare) Anordnung der Transistor-Elemente wird zu einem dreidimensionalen Gebilde geformt. Der steuernde Kontakt des Transistors umschließt den stromführenden Siliziumkanal nun von mehreren Seiten („Multi-Gate“) und bietet somit eine um den Faktor zwei größere Angriffsfläche, um den Transistor wesentlich effizienter auszuschalten.

Das Herstellungsverfahren wird von Infineon im Rahmen seiner Beteiligung am europäischen Forschungszentrum IMEC (Interuniversity Micro Electronics Center, Leuven, Belgien) weiter erforscht und könnte nach der Strukturgröße 32 nm als Basistechnologie für die Serienfertigung zum Einsatz kommen.

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Kommentare (5)Zum Thread »

1) BigWhoop (13.06.2007, 17:05 Uhr)
Das hört sich super an smile Allerdings für viele bestimmt viel Fachkram ^^

Ist super das sie da jetzt endlich in andere richtungen schauen.
2) Babe (13.06.2007, 17:41 Uhr)
Zitat:
Original von BigWhoop
Ist super das sie da jetzt endlich in andere richtungen schauen.

Bei den Transistoren gehen die Entwicklungen eigentlich schon mehr oder weniger immer in die Richtung Effizienz. Was die Hersteller daraus an fertigen Produkten formen steht wieder auf einem anderen Blatt.
3) BigWhoop (13.06.2007, 18:04 Uhr)
hihi wenn ich überlege das ich schon Hochleistungstransistoren verbaut habe die so groß waren wie ein Glas und dann nen paar hundern Ampere schalten smile muss man sagen ... gute wenn auch kleine Sache egal wohin und wie !
4) Slugger (14.06.2007, 10:11 Uhr)
Ich denke diese Entwicklung ist schonmal ein riesen Schritt in Richtung 10Ghz Prozzies die nicht mehr verbrauchen als die CPUs heute. grinsen

Wenn diese Technik jetzt auch massenfertigungstauglich wird dann wäre damit wohl die nächste Ära im "Wettrüsten" der großen CPU Hersteller eingeleitet. Augenzwinkern
5) Babe (14.06.2007, 18:48 Uhr)
Zitat:
Original von Slugger
Ich denke diese Entwicklung ist schonmal ein riesen Schritt in Richtung 10Ghz Prozzies die nicht mehr verbrauchen als die CPUs heute. grinsen

Ich glaube nicht, dass wir sowas jemals in Serie sehen werden, jedenfalls nicht auf Basis von CMOS. Die dynamische Verlustleistung bei derart hohen Frequenzen ist einfach enorm. Man müsste mit dem Fertigungsprozess noch weiter runter, aber das gibt wiederum das Problem mit den Leckströmen. Und irgendwann ist man auch an der Grenze von CMOS bzw. noch kleineren Strukturbreiten angekommen.

Momentan geht die Entwicklung stark in Richtung Stromsparen bzw. Effizienz und Leistung pro Takt - Takt alleine ist wahrlich nicht mehr Stand der Technik. Augenzwinkern
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