Intel перейдет на 3D-транзисторы

Электронный прибор транзистор за свою долгую историю претерпел немало изменений. Хотя в большинстве случаев о нововведени­ях знали лишь специалисты, временами совершенствование технологии становилось поводом для рекламной кампании. Одним из та­ковых стало внедрение фирмой Intel трехмерных транзисторов в серийно производимые микросхемы. Попробуем разобраться, на­сколько значимым это событие является на деле.

Первый практически работоспособный би­полярный транзистор был изобретен в ком­пании Bell Labs в 1947 г., и именно эту дату принято считать днем рождения важнейше­го современного электронного прибора. Долгое время биполярные транзисторы бы­ли основой большинства электронных изде­лий, включая вычислительные машины. Тем не менее в основе всех современных микро­процессоров лежит другая разновидность транзисторов — так называемые полевые. В «живом» виде они появились в 1960 г.. хо­тя изобретены были существенно раньше биполярных, в середине 1920-х гг., чем в немалой степени способствовала простота принципа их работы.

Упрощенная схема классического планарного (англ. planar — «плоский») полевого транзистора, являвшегося до сегодняшнего дня основой подавляющего числа микро­схем, приведена на рисунке. Транзистор по­коится на кремниевой подложке (Silicon Substrate). От истока (Source) электричес­кие заряды стремятся через инверсионный слой (Inversion Layer) попасть на сток (Drain).

Проводимость инверсионного слоя, а значит, и количество зарядов, спо­собных его пересечь и достичь стока, зави­сит от величины электрического поля (ко­торое, кстати, и дало название этому типу транзисторов), созданного зарядами, нахо­дящимися в области затвора (Gate), отде­ленного от остальных областей транзистора слоем изолятора (Gate Oxide), в роли кото­рого долгое время выступал оксид кремния.

Изменение напряжения затвора относи­тельно стока меняет количество зарядов, находящихся на затворе, и, следовательно, величину электрического поля, перекрыва­ющего инверсионный слой. Причем даже малые колебания напряжения на затворе вызывают значительное изменение силы протекающего тока. Именно этот факт поз­воляет транзисторам работать в качестве усилителей.

Однако в цифровых микросхе­мах, к коим относятся и микропроцессоры, транзисторы работают не в усилительном, а ключевом режиме: в каждый момент вре­мени транзистор находится либо в откры­том (токопроводящем), либо закрытом со­стоянии, что обеспечивается подачей на затвор одного из двух фиксированных уровней напряжения.