Az Intel 3D-ben építkezik

Az Intel a közelmúltban bejelentette, hogy ismét sikerült találnia egy olyan előállítási módot, amely kevesebb energiával, kisebb helyen teszi lehetővé a gyorsabb információfeldolgozást biztosító számítógépes chipek előállítását.

A chipek tranzisztorait - kerüljenek akár PC-kbe, akár okostelefonokba - lényegében azonos módon tervezték 1959 óta: az Intel-társalapító Robert Noyce, illetve tőle függetlenül a Texas Instrumentsnél Jack Kilby akkor találta fel az első olyan integrált áramköröket, amelyek az alapvető építőelemei lettek az információs kor elektronikus eszközeinek.

A felhőkarcolók példájára alapozva

Ezeket a korai tranzisztorokat egy sík felületre ültették be. Most az Intel - mint ahogy egy ingatlanfejlesztő a felhőkarcolók építésekor a rendelkezésre álló telek minél jobb kihasználására törekszik - felfelé kezdett építkezni. Mivel a chip sík felületén az apró elektronikus kapcsolók milliárdjainak egymáshoz képest mért távolsága alig néhány tucat atomnyira csökkent, a tervezőknek - hogy több helyhez jussanak - szükségük lett a harmadik dimenzióra is.

A vállalat már meg is kezdte az új 3D-s tervezés, a Finfet (nem planáris térvezérlésű tranzisztor) alkalmazását a mikroprocesszorok előállításánál. Ez egy olyan, rendkívül kis szilíciumoszlop vagy -réteg kialakításán alapul, amely kiemelkedik a chip felületéből. Az Intel azt tervezi, hogy még valamikor ebben az évben általánossá teszi az új technológiát gyártási folyamataiban.

Bár technikai részletek nem hangzottak el a bejelentéskor, azt tudni lehet, hogy a chipek gyorsasága 37 százalékkal növekszik az alacsony feszültségű alkalmazásokban, miközben az energiafogyasztást 50 százalékkal képesek mérsékelni.
Az Intel jelenleg fotolitográfiai eljárást alkalmaz a chipgyártás során, amelynél a legkisebb funkcionáló elem mindössze 32 nanométeres, erre a mikroszkopikus gyártási szintre 2009-ben jutott el a cég. (Összehasonlításképpen: egy emberi vörösvérsejt szélessége 7500 nanométer, a DNS-szál pedig 2,5 nanométer vastagságú.) "Az Intel jó úton halad afelé, hogy még ebben az évben elkezdődhessen a 22 nanométeres gyártási technológia alkalmazása" - állítja a The New York Timesnak nyilatkozva Mark T. Bohr, az Intel vezető kutatója, aki a következő generációs kisebb tranzisztorok fejlesztését vezette a cégnél.

A mérnökök most abban bíznak, hogy képesek lesznek elérni a chipgyártási folyamatban a 10 nanométer alatti tartományt, erre szerintük 2015-ben nyílhat esély.

Rendszeres időközönként gyorsuló ütem

Mark T. Bohr szerint a mostani bejelentés időzítésének jelentőségét az adja, hogy a világ vezető chipgyártója ezáltal képes bizonyítani: nem csúszik a tranzisztorok számának kétévenkénti megduplázódási üteme, vagyis továbbra is érvényben marad a Moore-törvény. Bár nem a fizika törvénye, az Intel társalapítójának, Gordon Moore-nak ez az 1965-ös eredetű megfigyelése nagyban meghatározza a világgazdaság innovációs sebességét, azzal különböztetve meg a számítástechnikai ipart az egyéb gyártó ágazatoktól, hogy rendszeres időközönként gyorsuló ütemben fejlődik, nagyobb számítási teljesítményt produkál, és alacsonyabb költségekkel.

Ugyanakkor az ígéretek és a cég merész állításai ellenére az Intel 3D tranzisztora még mindig ellentmondásos technológiának minősül a chipgyártók körében. Több versenytárs is úgy véli, hogy az Intel katasztrofális, több milliárd dolláros szerencsejátékot játszik egy olyan technológiával, amely még nem bizonyított.
Vannak olyan találgatások az iparban, amelyek szerint az Intel a Finfet technológia révén egyértelmű sebességelőnyre tesz szert, de talán könnyebben elveszítheti a kontrollt az energiafogyasztás fölött, mint az alternatív megközelítések mellett lándzsát törő vetélytársak.

Veszélyes szerencsejáték?

Egy olyan technológia melletti döntéssel, amely a sebességet részesíti előnyben az alacsony teljesítményigénnyel szemben, az Intelnek szembe kell néznie azzal a lehetőséggel, hogy miközben csatát nyer a technológia frontján, komoly veszteségeket könyvelhet el a piaci részesedésben. Az Intel-féle szerencsejáték veszélyes voltát támasztja alá az a tény is, hogy míg a vállalat uralja a piacokat az adatközponti számítógépek, az asztali számítógépek és a laptopok körében, lényegében el van zárva a tabletek és okostelefonok piacától, pedig ezek sokkal gyorsabb növekedést mutatnak, mint a hagyományos PC-ipar.

Új módszerrel készülhetnek a mikrocsipek

A tabletekben és okostelefonokban ultra-alacsony energiafogyasztású chipeket használnak az akkumulátor kímélése és a túlmelegedés csökkentése érdekében. Az Apple például az Intel mikroprocesszorait építi be asztali és hordozható számítógépeibe, de az iPhone-okba és iPadekbe már egy vetélytárs gyártó alacsony fogyasztású modellje került.
Az iparági vezetők és az elemzők úgy vélik, hogy valószínűleg az Intel fogja vezetni a 3D tranzisztorok felé tartó generációváltási folyamatot. Így például a tajvani székhelyű chipgyártó, a TSMC maga jelentette be, hogy még két évig nem tervezi a Finfet tranzisztortechnológia bevezetését.

Más gyártók - mint az ST Microelectronics - arra fogadnak, hogy a hagyományos tranzisztorok egy rendkívül vékony szigetelő réteget alkalmazó alternatív technológiája jelenti majd a megoldást a következő generációs chipek biztonságos gyártásához. Úgy vélik, hogy ez a megközelítés a kis energiaigényű alkalmazások terén tűnhet ki, és hogy ez lehet a döntő előny a fogyasztók által orientált piacon, ahol a népszerű termékek túlnyomó többsége kézi-, illetve elemekkel táplált készülék.

"A szilíciumszigetelő réteg lehet a nyerő az energiahatékonyság szempontjából " - jósolja David Lammers, a Semiconductor Manufacturing and Design Community nevű weboldal főszerkesztője. Ugyanakkor a szilíciumszigetelő rétegben hívők táborából származó információk alapján úgy véli, létezik egyfajta konszenzus azzal kapcsolatban, hogy a Finfet-chipek a gyorsabbak.

A lenyűgöző technológiai tervek ellenére az Intel-vezetők is a vállalat előtt álló komoly kihívásnak tekintik azt, hogy meg kell próbálkozni a felzárkózással olyan új fogyasztói piacokon, amelyeket eddig az Intel gyakorlatilag érintetlenül hagyott.
"Az ökoszisztéma most nem a mi céljainkhoz igazodik" - ismeri el Andy D. Bryant, az Intel technológiai és gyártási csoportjának vezető tisztségviselője. A környezet változásával azonban meggyőződése szerint érvényesülhetnek a technológia terén felhalmozott előnyök.