日前，Intel宣布在微處理器晶體管設計上取得了一項重大的突破，沿用50多年的傳統2D硅晶體管將實現3D架構，Intel將其命名Tri-Gate。
Intel正式公布3D晶體管技術
其實早在2002年Intel即發現了這一技術，一直處于試驗演示階段，現在終于把它變成了現實，Intel打算把它融入到22nm的“Ivy Bridge”芯片，Ivy Bridge晶體管的數量將達到10億。
32nm二維晶體管與22nm三維晶體管對比
3D Tri-Gate晶體管架構能夠有效提高單位面積內的晶體管數量，使得非常適合輕薄著稱的移動設備，它將取代CPU領域現有的2D架構，手機和消費電子等移動領域都將應用這一技術。
重大意義1：提高單位面積晶體管的數量
Intel3D Tri-Gate晶體管機構技術的實現，使得單位面積內的晶體管數量得到極大的提高，以往芯片受限于面積限制而無法設計更高性能的產品將不會存在了。
22nm 3D Tri-Gate實物圖
22nm 3D Tri-Gate晶體管模型圖
3D Tri-Gate使用一個薄得不可思議的三維硅鰭片取代了傳統二維晶體管上的平面柵極，形象地說就是從硅基底上站了起來。硅鰭片的三個面都安排了一個柵極，其中兩側各一個、頂面一個，用于輔助電流控制，而2-D二維晶體管只在頂部有一個。由于這些硅鰭片都是垂直的，晶體管可以更加緊密地靠在一起，從而大大提高晶體管密度。
3D Tri-Gate晶體管結構的優勢
這種設計可以在晶體管開啟狀態(高性能負載)時通過盡可能多的電流，同時在晶體管關閉狀態(節能)將電流降至幾乎為零，而且能在兩種狀態之間極速切換。Intel還計劃今后繼續提高硅鰭片的高度，從而獲得更高的性能和效率。
重大意義2：顯著提升供電效率、降低能耗
全新的3D Tri-Gate能夠提供同等性能的同時，功耗降低一半。新的接口極大的減少了漏電率。閾值電壓可以得到極大的降低。
晶體管工作在更低的電壓下，功耗也會得到顯著下降，而我們關心的處理器的工作頻率也會得到相應的提高。
電壓降低0.2V
相比現在的32nm制程，處理器電壓可降低0.2V。
即使在同等電壓下，新的22nm 3D Tri-Gate晶體管架構性能也可提升37%。
產品前景：加速移動處理芯片的步伐
我們知道移動芯片嚴重的依賴功耗和體積，Intel 3D Tri-Gate將會在未來應用到這一領域。
相對于傳統的2D晶體管結構，晶體管的數量將得到極大提高，我們印象中的嵌入式芯片的性能將媲美傳統處理器。而移動設備的續航時間也會隨著芯片功耗的降低得到提高。
在新的3D Tri-Gate晶體管架構的帶動下，移動設備將迎來新的黃金發展時期，技術的更新速度將明顯加快，同時將會有越來越多的產品面世，屆時整個行業將會出現欣欣向榮的局面。
產業影響1：摩爾定律得到延續
平面晶體管數量的提升只能純粹的依靠新的工藝，3D Tri-Gate技術的引入，晶體管數量提升就變得非常容易了，摩爾定律將會依舊成立。
從Intel這份路線圖上面我們可以看到不僅僅是22nm，更新的14nm，10nm技術也在不久的未來推出。
Tick-Tock成功延伸
之前單鰭片晶體管、多鰭片晶體管、三柵極SRAM單元、三柵極后柵極(RMG)終于擺脫實驗，步入了真實軌道， Intel可將這一技術用于大批量的微處理器芯片生產流水線，有效提高產品質量和降低成本。
“晶體管將變得更小、更便宜也更加高效”，摩爾定律也有望迎來新的發展篇章。
產業影響2：對ARM形成強有力的挑戰
采用3D晶體管的英特爾芯片可能會給ARM構成威脅，畢竟ARM是現任移動市場的老大。英特爾推出下一代芯片技術，在微處理器裝上更多的晶體管，并希望借此幫助公司掌握平板、智能手機市場的話語權。按照英特爾的計劃，2011年底將推出采用新技術的芯片，提供給服務器和臺式機、筆記本，它還會為移動設備開發新的處理器。
受新技術發布消息刺激，ARM的股價今天大跌7.3%，在倫敦收于5.58英磅。
Matrix分析師阿德里安(Adrien Bommelaer)認為，英特爾是否能迅速闖進ARM的后院，這還沒有定論。他說：“英特爾顯然想跳出核心PC市場的范圍。關鍵問題是‘它們能推出一款處理器，足夠強大，可以在移動計算領域一爭高下嗎？’”“它們將推出新的芯片，比上一代32納米芯片節能50%，朝正確方向前進了一大步，但是否足夠？我不知道。要知道ARM自己的能效也在進步。”
據英特爾說22納米的芯片性能比現在的32納米芯片更高。為了擴大制程技術的優勢，趕上移動競賽，上個月英特爾將2011年資本開支提高到102億美元，原定數額為90億美元，目的是落實12納米制程的開發。
在制程工藝上，英特爾大大領先于其它芯片商，它可以制造更快更高效的處理器。
自20世紀60年代以來，英特爾和其它半導體企業投入數十億美元搞研發，每兩年讓芯片上的晶體管數量翻倍，從而方便產品進入到更小更快的小電子產品中。隨著時間的推進，開發和使用先進制程技術成本過高，許多企業無法負擔。但分析師說，英特爾資金雄厚，能持續推進制程發展。
花旗集團分析師揚(Glen Yeung)對英特爾的新技術表示贊揚，將目標價提高到了27美元，建議買入英特爾股票。他認為英特爾在芯片制造上有3-4年優勢，當芯片閑置時，3D晶體管可以減少電流泄露，當芯片繁忙時它能運行在更低的電壓下。
下代Ivy Bridge將首次使用3D晶體管
按照Intel的規劃，Ivy Bridge芯片將首次使用這一技術，之前我們關于Ivy Bridge介紹時提到芯片的架構改變不大。而現在Intel給Ivy Bridge注入3D Tri-Gate這一元素后，相信我們認識的22nm版本“Sandy Bridge”將會獲得質的飛躍。
22nm 3D Tri-Gate成功的實現了性能的飛躍，同時功耗也得到極大降低，在晶體管關閉狀態將電流降至幾乎為零，而且能在兩種狀態之間極速切換。
22nm的3D Tri-Gate晶體管立體結構在單位面積承載更多的晶體管數量，助Ivy Bridge晶體管數量成功突破10億。
伴隨處理性能提升，顯示性能的增強，22nm Ivy Bridge無疑會成為Intel的劃時代意義的產品，我們將拭目以待。
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