Benvenuto transistor 3D!

La rivoluzione annunciata da Intel nove anni fa, Tri-Gate Transistor, vedrà la luce nei prossimi mesi, al massimo entro fine anno.

Si parla di una svolta epocale nel mondo dell'elettronica. Anzi, della microelettronica, di quella più "micro" che c'è. La rivoluzione annunciata da Intel ben nove anni fa, vedrà la luce nei prossimi mesi, al massimo (promettono) entro fine anno. Si tratta della tecnologia Tri-Gate Transistor che permetterà ulteriori livelli di integrazione (la tecnologia costruttiva sarà da 22 nanometri). Questo consentirà, tra l'altro, di continuare a "rispettare" la Legge di Moore che prevede il raddoppio delle prestazioni dei microprocessori al massimo ogni 18 mesi. Con buona pace di chi, come il sottoscritto, pensava (illudendosi) che eravamo arrivati al limite.

Non ci sono più i transistor di una volta...

La storia del transistor affonda le sue radici addirittura nel 1925, anno in cui fu progettato dal fisico canadese Julius Edgar Lilienfeld, il quale però non diede alcun seguito pratico alla sua intuizione. Bisognerà attendere ancora 22 anni (siamo al 1947) per vederne uno "fatto a mano" e sufficientemente funzionante. Fu opera di tre ricercatori dei Laboratori Bell, Walter Brattain, John Bardeen e William Shockley, ai quali fu assegnato nel 1956 il premio Nobel per la fisica, «per le ricerche sui semiconduttori e per la scoperta dell'effetto transistor».

Quello mostrato qui a lato è una replica del primo transistor realizzato nel 1997 in occasione del cinquantenario della sua nascita Da componente discreto e a sé stante qual era inizialmente, il transistor finì presto per essere inglobato prima nei circuiti integrati "prima maniera" (a partire dal 1958) e poi nei microprocessori veri e propri, a partire dal 1971 con il mitico Intel 4004. Da quell'anno in poi è stato un continuo susseguirsi di maggiore integrazione (numero di transistor presenti) e, parallelamente, di maggiore velocità d'elaborazione. Sembrava che tutto questo prima o poi dovesse fermarsi, per raggiunti limiti fisici, ma la nuova rivoluzione Intel promette nuova vita e nuovi sviluppi per la tecnologia microelettronica, almeno come la concepiamo da una quarantina d'anni a questa parte.

È di moda, il 3D

Se non ne avessero parlato già nel 2002, come una tecnologia allo studio nei laboratori di ricerca Intel, si potrebbe malignare che si tratti solo di una trovata commercial-pubblicitaria, in questo periodo in cui il 3D va così tanto di moda. Tra un po', come noto, saremo inondati anche dai tablet e dagli smartphone col display per la visione tridimensionale, mentre già si sono viste e apprezzate le prime console portatili per videogiochi in 3D, e si parla sempre più insistentemente di tecnologia 3D "senza occhialetti" anche per TVcolor di casa e megaschermi di proiezione nei cinema prossimi venturi.

Tutto questo, naturalmente, non c'entra un "tubo" con la tecnologia Intel dei prossimi microprocessori, anche se c'è da chiedersi cosa leggeremo sui giornali e cosa ascolteremo nei centri commerciali quando entro fine anno arriveranno sul mercato i primi prodotti dotati di microprocessore "3D". La tridimensionalità del transistor Tri-Gate proposto da Intel sta tutta nel nuovo processo produttivo dei futuri microprocessori ed è finalizzata, come dice Zia Wiki, a risolvere un ben preciso problema: "man mano che i transistor diventano più piccoli infatti, la dispersione di corrente (chiamata anche Power Leakage) aumenta durante lo stato "off" in cui il transistor dovrebbe interdire il passaggio di cariche, aumentando di conseguenza anche il consumo di corrente del dispositivo".

Fino a oggi, alla base della progettazione dei circuiti integrati, troviamo transistor planari, o 2D che dir si voglia. Nella zona rappresentata in giallo, nello strato di silicio, passa il flusso di elettroni. Questo viene controllato - come fosse un interruttore - da un gate sovrastante, costituito da metallo su un isolante ad alta costante k. Tra gli obiettivi principali, così come avviene in tutti i campi tecnologici, c'è naturalmente l'ottenimento delle massime prestazioni con il minor consumo energetico: nello specifico aumentare il più possibile il flusso di corrente nello stato "on", ottenere un flusso di corrente prossimo allo zero nello stato "off", nonché passare molto rapidamente da uno stato all'altro.

Con l'architettura dei transistor 3D, viene in pratica sostituito il flusso "piatto" bidimensionale con una o più "alette" tridimensionali. Il controllo da parte del gate avviene dunque su tre lati di ogni aletta (vedi foto in apertura) e il vantaggio principale, rispetto al modello planare, è la capacità di operare a un voltaggio inferiore con una minore dispersione di elettricità, offrendo una combinazione ottimale tra prestazioni raggiungibili ed efficienza energetica. Tutto ciò, sempre secondo quanto dichiarato da Intel, "rende possibile lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologie informatiche, dai più sofisticati supercomputer ai più piccoli dispositivi mobili".

Non dubitavo...

AdP