Intel a annoncé que ses chercheurs ont développé une nouvelle structure de transistor et de nouveaux matériels qui représentent une amélioration spectaculaire de la vitesse du transistor, une réduction de la puissance et de la chaleur.

Les chercheurs d'Intel discuteront de deux éléments principaux de la nouvelle structure de transistor au International Electron Device Meeting (IEDM) à Washington, au district fédéral de Columbia le 3 décembre. Les documents techniques d'Intel montrent deux améliorations significatives dans la conception de transistor : un nouveau type de transistor appelé "depleted substrate transistor" et un nouveau matériel appelé un "high k gate dielectric." Ensemble, ces avancements réduisent les pertes et la consommation électrique.

Comme les semi-conducteurs deviennent de plus en plus complexes et la taille des transistors de plus en plus petite, la consommation électrique et la chaleur limitent la conception de puce et leur fabrication. L'application existante des conceptions de processeurs futurs devient impraticable à cause de la perte actuelle dans la structure du transistor, qui exige à son tour plus de puissance et donc produit plus de chaleur. Les transistors sont des commutateurs microscopiques, à base de silicium qui traitent les 1 et les 0.

Intel a déjà développé des transistors CMOS les plus petits et les plus rapides du monde, y compris le transistor de 15 nanomètres, qui permettront aux puces d'intégrer jusqu'à un milliard de transistors à la deuxième moitié de cette décennie.
Cependant, comme des centaines de millions et même des milliards de transistors plus petits et plus rapides sont empaquetés sur un simple morceau de silicium, la consommation électrique et la quantité de chaleur produite dans le coeur du processeur devient un défi technique significatif. L'utilisation des méthodes existantes de conception de semi-conducteur mènerait finalement à des puces qui seraient tout simplement trop chaudes pour des ordinateurs de bureau et des serveurs. Ces limitations pourraient même empêcher de nouvelles conceptions de puce à mettre en oeuvre dans des ordinateurs plus petits comme les portables et les PC handheld.

La nouvelle structure est appelée transistor Intel TeraHertz car les transistors seront capables de s'allumer et s'éteindre plus qu'un trillion fois par seconde. A titre de comparaison, cela prendrait à une personne plus de 15 000 ans pour allumer/éteindre un trillion de fois un interrupteur de lumière.

Depleted substrate transistor

Un des deux éléments de la nouvelle structure est nommé "depleted substrate transistor" qui est un nouveau type de dispositif CMOS où le transistor est construit dans une couche ultra-mince de silicium en plus d'une couche d'isolation. Cette couche ultra-mince de silicium, qui est différente du Silicon-On-Insulator, permetta au transistor de s'allumer/s'éteindre plus rapidement. Au contraire, quand le transistor est éteint, la perte actuelle est réduite à un niveau minimal par la mince couche d'isolation. Cela permet au Depleted substrate transistor d'avoir 100 fois moins de perte que la technologie Silicon-On-Insulator. Une autre innovation du Depleted substrate transistor d'Intel est l'incorporation de contacts de basse résistance en plus de la couche de silicium. Le transistor peut donc être très petit, très rapide et consommer moins de puissance.

Un nouveau matériel remplace le dioxyde de silicium

Un autre élément clef est le développement d'un nouveau matériel qui remplace le dioxyde de silicium sur le wafer. Tous les transistors ont "une porte diélectrique", un matériel qui sépare "la porte" d'un transistor de sa région active (contrôle l'état marche-arrêt du transistor). Les transistors présentés l'année dernière ont montré des portes diélectriques de dioxyde de silicium de seulement 0.8 nanomètre, soit environ trois couches d'atomes. Cependant, la perte de cette couche d'isolant devient une des plus grandes sources de consommation électrique des puces.

À la conférence IEDM, les chercheurs d'Intel démontreront la vitesse de ces transistors fabriqués avec le nouveau type de matériel appelé "high k gate dielectric." Ce nouveau matériel réduit la perte de plus de 10 000 fois comparé au dioxyde de silicium. Le résultat est qu'il permet une performance plus grande, une réduction de chaleur et une plus longue autonomie des batteries des ordinateurs portables.

On peut s'attendre à ce qu'Intel commence à incorporer les éléments de cette nouvelle structure dans sa gamme de produits en 2005.