Intel anuncia avance en diseño de transistores para Chips

Un nuevo tipo de transistor y nuevos materiales se combinan para solucionar problemas decisivos de energía y ayudan a los chips a operar a una menor temperatura

Santa Clara, California, 26 de noviembre de 2001 -Intel Corporation anunció hoy que sus investigadores han desarrollado una innovadora estructura de transistor y nuevos materiales que representan una mejora apreciable en velocidad, eficiencia en el consumo de energía y reducción del calentamiento de transistores. El desarrollo de la tecnología es un acontecimiento importante en el esfuerzo por mantener el paso de la Ley de Moore y hacer a un lado los obstáculos técnicos que Intel y la industria de los semiconductores tan sólo acaban de comenzar a identificar.

Este adelanto en tecnología, a la par de anuncios recientes de Intel acerca de transistores más rápidos y pequeños, hará posibles nuevas aplicaciones poderosas como reconocimiento de voz y rostros en tiempo en real, operación de computadoras sin teclados y dispositivos de cómputo más compactos con mayor desempeño y duración de la batería.

"Nuestra investigación ha demostrado que podemos continuar produciendo transistores más pequeños y rápidos, pero que hay problemas fundamentales que necesitamos solucionar con respecto al consumo de energía, generación de calor y fugas de corriente", dijo Gerald Marcyk, director de investigación de componentes de Intel Labs. "Nuestra meta es superar estos obstáculos y producir chips que tengan 25 veces el número de transistores de los microprocesadores actuales a 10 veces la velocidad sin incremento en el consumo de energía".

Investigadores de Intel discutirán dos elementos importantes de la nueva estructura de los transistores en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos (IEDM, International Electron Device Meeting) a realizar en Washington, D.C. el 3 de diciembre próximo. Los documentos técnicos de Intel abordarán problemas de consumo de energía, fuga de corriente y calentamiento con dos mejoras significativas al diseño actual de los transistores: un nuevo tipo de transistor llamado "transistor de sustrato agotado" y un nuevo material llamado "dieléctrico de puerta de alto k". Juntos, estos adelantos reducen apreciablemente la fuga de corriente y el consumo de energía.

El consumo de energía como factor limitante

Conforme los semiconductores se han vuelto más complejos y se han logrado nuevas marcas en tamaño y desempeño de los transistores, el consumo de energía y el calentamiento han surgido recientemente como factores limitantes para el paso sostenido del diseño y manufactura de chips. La aplicación de diseños existentes a procesadores futuros se vuelve poco viable debido a la fuga de corriente en la estructura de los transistores, que a su vez requiere más energía y genera más calentamiento. Los transistores son los switches microscópicos de silicio que procesan los unos y ceros del mundo digital.

Intel ya ha desarrollado los transistores CMOS más pequeños y rápidos del mundo, incluido un transistor de 15 nanometros, que harán posibles chips hasta con 1,000 millones de transistores para la segunda mitad de esta década. Sin embargo, conforme cientos de millones. e incluso miles de millones de transistores cada vez más pequeños y rápidos, se alojan en una pieza de silicio del tamaño de la uña de un dedo pulgar, el consumo de energía y el calentamiento generado en el núcleo del procesador se convierten en un reto técnico de consideración. El uso de los métodos actuales de diseño de semiconductores daría lugar eventualmente a chips que simplemente se calienten demasiado para computadoras de escritorio y servidores. Estas limitaciones podrían incluso evitar la implementación de nuevos diseños de chips en computadoras de menor tamaño como PCs portátiles y dispositivos de tipo handheld.

"Ya no basta con que los componentes sean de menor tamaño y más rápidos", dijo Marcyk. "El consumo de energía y el calentamiento son los problemas más grandes para esta década. Lo que hacemos con nuestra nueva estructura de transistores es ayudar a producir dispositivos con consumo de energía muy eficiente, concentrando corriente eléctrica donde se necesita".

La nueva estructura se conoce como transistor Intel TeraHertz, ya que los transistores podrán encenderse y apagarse más de un billón de veces por segundo. En comparación, una persona tardaría más de 15,000 años en encender y apagar una lámpara un billón de veces.

Transistor de sustrato agotado

Un elemento de la nueva estructura es un "transistor de sustrato agotado", que es un nuevo tipo de dispositivo CMOS donde el transistor se integra en una capa de silicio ultradelgada sobre una capa integrada de aislante. Esta capa de silicio ultradelgada, que es diferente de los dispositivos convencionales de silicio sobre aislante, se agota por completo para crear una corriente máxima de conducción cuando el transistor se enciende, lo cual permite al transistor encenderse y apagarse en menos tiempo.

En contraste, cuando el transistor se apaga, la fuga de corriente no deseada se reduce a un nivel mínimo gracias a la delgada capa de aislante. Esto permite al transistor de sustrato agotado tener 100 veces menos fuga que los esquemas tradicionales de silicio sobre aislante. Otra innovación del transistor de sustrato agotado de Intel es la incorporación de contactos de baja resistencia sobre la capa de silicio. Por lo tanto, el transistor puede ser muy pequeño, muy rápido y consumir menos energía.

El nuevo material reemplaza al dióxido de silicio

Otro elemento clave es el desarrollo de un nuevo material que reemplaza al dióxido de silicio en la oblea. Todos los transistores tienen un "dieléctrico de puerta", material que separa la "puerta" de un transistor de su región activa (la puerta controla el estado encendido-apagado del transistor). Los transistores sin precedentes que se presentaron el año pasado tenían dieléctricos de puerta hechos de dióxido de silicio de sólo 0.8 nanometros, o aproximadamente tres capas atómicas de espesor. Sin embargo, la fuga a través de esta capa de aislante atómicamente delgada se está convirtiendo en una de las fuentes más grandes de consumo de energía de los chips.

En la conferencia IEDM, investigadores de Intel demostrarán una velocidad récord de transistores hechos con un nuevo tipo de material llamado "dieléctrico de puerta de alto k". Este nuevo material reduce la fuga por la puerta más de 10,000 veces comparado con el dióxido de silicio. El material dieléctrico de puerta de alto k se construye con una tecnología revolucionaria llamada "deposición de capas atómicas", en la que el nuevo material se puede desarrollar en capas de tan sólo una molécula de espesor a la vez. El resultado es más alto desempeño, reducción del calentamiento y duración de la batería considerablemente mayor para aplicaciones móviles.

El transistor Intel TeraHertz derriba un obstáculo importante para tener chips futuros en producción en volumen que hagan posible una nueva gama completa de aplicaciones. Se espera que Intel comience a incorporar elementos de esta nueva estructura en su línea de productos hasta el año 2005.

Intel Corporation, la mayor productora de procesadores a nivel mundial, es también el fabricante líder de productos para computadoras, redes y comunicación. A través de tecnologías innovadoras, Intel está comprometida en desarrollar la experiencia de la Internet para los consumidores de PCs. Otras informaciones sobre Intel y sus productos están en la dirección http://www.intel.com/espanol/.

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http://www.intel.com/espanol/pressroom/index.htm