NEWS / Intel zeigt Tri-Gate-Transistoren für 45 nm-Zukunft

Intels Forschungsabteilung gelang eine bedeutende Weiterentwicklung bei neuartigen Transistoren. Diese sogenannten Tri-Gate-Transistoren steigern nach eigenen Angaben sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Energie-Effizienz von zukünftigen Mikroprozessoren. Aufgrund der positiven Eigenschaften von Tri-Gate-Transistoren geht Intel davon aus, dass diese irgendwann nach der 45 nm Herstellungstechnik in zukünftigen Prozessoren zum Einsatz kommen könnten.

Planare Transistoren wurden in den 1950er Jahren entwickelt. Seitdem bilden sie den wichtigsten Baustein für Chips. Heute übliche Transistoren verfügen über lediglich eine flache Sperrschicht, das so genannte Gate. Die Halbleiter-Technologie stößt jedoch immer weiter in den Bereich der Nanotechnologie vor - also in Strukturdimensionen kleiner als 100 Nanometer. Jenseits dieser Schwelle können einige Transistoren-Elemente aus dünnen Schichten von nur noch wenigen Atomlagen bestehen. Ehemals flache Transistoren lassen sich nun dreidimensional aufbauen, um höhere Performance bei geringerem Stromverbrauch zu erreichen.

Intels Tri-Gate-Transistor nutzt eine solche dreidimensionale Struktur und verfügt über drei Gates. Die Struktur gleicht einem Plateau mit einer flachen Ebene oben und zwei vertikalen, steil abfallenden Flächen an den Seiten. Die elektrischen Signale fließen nicht nur entlang der Ebene, wie bei einem planaren Transistor, sondern auch entlang der beiden Seiten. Erste Tri-Gate-Transitoren stellte Intel schon 2002 im Forschungslabor her. Intel hat nun einen Weg gefunden, diese dreidimensionalen Transistoren, gemeinsam mit anderen wichtigen Halbleiter-Technologien einzusetzen.

Ein wesentlicher Vorteil der Tri-Gate-Transistoren ist, dass sie deutlich geringere Leckströme produzieren: Im Ruhezustand fließen weniger unerwünschte Ströme durch den Transistor. Das reduziert die Wärmeentwicklung und den Stromverbrauch von Prozessoren. Im Vergleich zu heutigen Transistoren mit 65 nm Strukturen weisen die weiterentwickelten, integrierten Tri-Gate-Transistoren mit High-k-Gate-Dielektrika und Strained Silizium folgende Eigenschaften auf: Die um 35 Prozent geringere Schaltleistung (Switching Power) erlaubt einen 45 Prozent höheren Steuerstrom (Drive Current/Switching Speed) für einen schnelleren Einschaltvorgang und damit höhere Taktfrequenzen oder um den Faktor 50 geringere Ströme im ausgeschalteten Zustand (Off-Current) für niedrigen Stromverbrauch.

Intel wird am 13. Juni 2006 auf dem VLSI Technology Symposium in Honolulu, Hawaii, ein Whitepaper zu diesen Forschungen vorstellen.