【PConline 资讯】2012年是英特尔的突破年。英特尔第三代酷睿处理器(Ivy Bridge)创造了两项业内第一。不仅成为业内首个22纳米量产的处理器，同时也是业界首个采用创新3-D三栅极(3-D Tri-Gate)晶体管技术的处理器。尤其是3-D三栅极晶体管技术的量产，代表着从2-D平面晶体管结构的根本性转变。它开启了摩尔定律的又一个新时代，并且为各种类型的设备的下一代创新打开了大门。
●基于22纳米的3-D三栅极晶体管技术介绍
晶体管是现代电子学的基石，3-D三栅极晶体管被称为晶体管历史上最伟大的里程碑式发明，甚至可以说是“重新发明了晶体管”。半个多世纪以来，半导体晶体管集成电路都是2D的，即半导体晶体只生在平面内，而3D晶体管却生长在三维中。
3-D三栅极晶体管(Tri-Gate)使用一个薄得不可思议的三维硅鳍片取代了传统二维晶体管上的平面栅极。硅鳍片的三个面都安排了一个栅极，其中两侧各一个、顶面一个，用于辅助电流控制，而2-D二维晶体管只在顶部有一个。由于这些硅鳍片都是垂直的，晶体管可以更加紧密地靠在一起，就像摩天大楼通过向天空发展，而得以最大限度地利用城市空间。
其实，早在2002年英特尔就宣布了3-D晶体管设计，先后经过了单鳍片晶体管展示(2002年)、多鳍片晶体管展示(2003年)、三栅极SRAM单元展示(2006年)、三栅极后栅极(RMG)工艺开发(2007年)，直至今日方才真正成熟。这一突破的关键之处在于，Intel可将其用于大批量的微处理器芯片生产流水线，而不仅仅停留在试验阶段。
●3-D为第三代智能酷睿处理器带来的优势
处理器的运算性能是由晶体管的数量来决定的。一个针头上就可以容纳超过1亿个22纳米三栅极晶体管。一个英文句点符号就上可以容纳超过600万个22纳米三栅极晶体管。3-D三栅极晶体管技术，可以让相同面积的处理器内部集成更多的晶体管，从而达到提升处理器性能的目的。
除了提升密度外，3-D三栅极晶体管技术可以帮助处理器更好的控制功耗。3-D技术生产的晶体管，在开启状态(高性能负载)时，能通过更多的电流，在晶体管关闭状态(节能)时，又可将电流降至几乎为零，从而可减少50%以上的漏电流。并且实现了两种状态之间极速切换。这样以来，理论上第二代智能酷睿处理器(研发代号为：Ivy Bridge)，可以减少一半的功耗殒耗。
22纳米3-D三栅极晶体管在低电压下将性能提高了37%，而且只需消耗不到一半的电量，就能达到与32纳米芯片中2-D平面晶体管一样的性能。
●将摩尔定律推进到了一个新的领域
摩尔定律并不是一层不变的铁律。至1965年提出以来，已经被修正过一次。46年前英特尔创始人之一摩尔首次对这一定律的描述是：“晶体管的数量大约每年翻一倍”；10年后，由于制作工艺的制约，英特尔将这一规律修正为“晶体管数约每隔18个月便会增加一倍”。但是，现在又因为功耗问题，摩尔定律再次难以为续。
众所周知，单位面积晶体管增多的同时，除了提升性能，也会增加功耗，而随着计算产品的移动、便携化，人们对于处理器低功耗的需求甚至超过计算需求。降低功耗，成为英特尔公司必需立刻解决的问题。3-D三栅极晶体管技术的出现，改变了传统2D晶体管的供电设计，从而更有效的控制功耗。摩尔定律也因此有望掀开新的篇章，打破过去功耗的制约限制。
3-D三栅极晶体管不同与2D平面晶体管的最大之处是，电流的控制。3D晶体管电流是从通道的三面来控制的，而不像传统平面晶体管，只从顶部控制。其结果是能更好的控制晶体管的开关、最大程度有效利用晶体管开启状态时的电流（实现最佳性能），并在关闭状态时最大程度减少电流（降低漏电）。
与之前的平面晶体管相比，22纳米的3-D三栅极晶体管将提供前所未有的高性能和能效。与之前的32纳米平面晶体管相比，22纳米3-D三栅极晶体管在低电压下将性能提高了37%，并且只需要消耗不到一半的电量，就能达到与32纳米芯片中二维平面晶体管一样的性能。
22纳米CPU的运行速与英特尔1971年推出的首款4004微处理器相比，提高了4000多倍，而每个晶体管的能耗则降低了5000倍。每个晶体管的价格降低到原来的1/50000。正是摩尔定律的又一次延续。
●为个人电脑未来发展带来的更多机会
晶体管不仅一直在计算机、手机、消费电子产品中得到广泛应用，而且还适用于汽车、航空、家电、医疗设备等不计其数的日用电子设备中。3-D晶体管的出现，将帮助人们打造更加出色且能改变世界的产品，从最小的手持设备到强大的服务器。而作为首款采用该设计的第三代酷睿处理器，其革命性意义不容忽视。
尤其是英特尔今年大力推广的超极本(Ultrabook)，一旦与最新的22纳米3-D三栅极晶体管技术制造出的第三代酷睿处理器相结合，将进入到超极本发展的第二个阶段，也就是成熟阶段。打破性能瓶颈的同时，产品的续航能力也能得一进一步的提升。同时，在3D图形性能上还将有所突，并且降价再次降低，达到用户认可的程度。
界时，超极本将再次由内到外发生一次质变，为用户带来更为精彩炫丽的娱乐体验，如3D游戏、高清视频、多媒体社交网络等。晶体管技术由二维向三维的迈进，让芯片的体积以功耗得到更好的控制，更小体积和更低功耗的芯片，将降低制造行业的门槛，将设备生产商将研发精力更多的放在应用层面，而不再为散热而妥协设计。这样，在不久的将来，或会涌现出更多令人惊叹，改变世界的设备。
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