Onderzoekers van Intel hebben een nieuw materiaal gevormd waarmee transistoren op chips beter zijn te isoleren. Hierdoor kan het prestatieniveau omhoog en – belangrijker – het energieverbruik omlaag.
De onderzoekers hebben hun technologie gepubliceerd op de 2003 International Workshop on Gate Insulator-beurs die begin deze maand plaatsvond in Tokio. Het gaat om transistoren die zijn gemaakt met een nog niet onthuld metaal dat een hoge k-waarde heeft (en daardoor een hoge elektriciteitslading kan vasthouden). De keuze voor dat diëlektrisch materiaal bepaalt in hoge mate het prestatieniveau van individuele transistoren op chips.
"Dit is niet alleen een materiaalwijziging, maar een verandering van het fundament van de huidige chips. Daarmee veranderen ook de productie en de eigenschappen van chips." Er zijn dus nieuwe productiemethoden nodig, meldt directeur Ken David van Intel Components Research-tak: "processen die een molecuullaag aan materiaal per keer kunnen deponeren op een chip-in-wording. Transistoren bouwen is dan vergelijkbaar met Lego."
Komende generaties
"Dit levert flink snellere chips op", aldus David. Hij zegt dat de technologie nu een optie is voor chips met transistorlijnen van 45 nanometer, die bij Intel tegen 2007 in productie gaan. Het chipbedrijf heeft nog geen definitieve beslissing voor deze technologie genomen. "Dat gaat heel formeel hier bij Intel: het komt nu uit de onderzoeksfase en gaat de ontwikkelfase in. Dat duurt nog één tot anderhalf jaar en daarbij komen meer complicaties kijken, zoals het totale aantal transistoren op chips."
David meldt dat de technologie ook bruikbaar is voor de volgende productiegeneraties: op respectievelijk 32 en 22 nanometer. Daarmee is dit de meest veelbelovende chipproductietechnologie die Intel momenteel in huis heeft. Bovendien zouden de kosten voor toekomstige chips ongeveer gelijk zijn aan die voor huidige exemplaren. "Er komen wat kosten bij, maar er gaat ook weer wat af."
Zuinigheid eerst
De wetenschapper bevestigt dat hiermee de snelheid van chips omhoog kan, maar benadrukt dat deze doorbraak vooral het energieverbruik inperkt. "Huidige chips zijn daar niet goed in, door de lekkage in de oxidelaag in transistoren. De industrie is al vijftien jaar bezig met dat probleem, maar tot op heden was er nog geen duidelijke oplossing voor."
Intel was al vijf jaar op zoek naar het juiste materiaal. Analisten zien dit ook als een doorbraak. "Het probleem van lekkage begon de voorzetting van de Wet van Moore te bedreigen", zegt analist Nathan Brookwood. "Tot op heden heeft niemand een hoog k-materiaal ontwikkeld zonder dat dit de schakelsnelheid van transistoren vermindert."
Intel-wetenschapper David: "Een transistor is in wezen een schakelaar, maar de poort (gate) is nu slechts enkele moleculen dik, dus krijg je stroomlekkage. De diëlektrische laag van de poort benadert nu de grens van atomen; bij het huidige 90 nanometer-productieproces is het maar vijf moleculen dik."
Hij zegt dat het huidige topmodel Pentium 4-variant uit maar liefst 55 miljoen transistoren bestaat en dat het aantal transistoren volgens de Wet van Moore tegen 2007 een miljard bedraagt. De eerste Pentium 4 had nog maar 42 miljoen transistoren.< BR>
