El transistor 3D de Intel

Intel ha desarrollado un transistor con estructura en tres dimensiones para empezar a fabricar microprocesadores con diseño de 22 nanómetros a partir de finales de este mismo año. Este avance permitirá que los chips tengan el doble de transistores cada dos años con la misma superficie, como pasa desde hace 40 años (Es lo que se conoce como Ley de Moore). Es decir, que dobla su densidad, o bien permite reducir a la mitad la superficie del chip con el mismo número de transistores. (Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). La nueva tecnología también permitirá reducir el consumo de energía a la mitad.

El anterior gran desarrollo de Intel para fabricar transistores se produjo en 2007, cuando utilizó un sofisticado metal y un dieléctrico para reducir las fugas de corriente en el transistor. Esto sirvió en gran parte para fabricar los microprocesadores de 45 nanómetros y los actuales Intel Core de 32 nanómetros.

Con la generación de 22 nanómetros, la tensión aplicada al chip debe ser muy baja para que no deteriore y a los electrones les falta energía para atravesar el canal de comunicación del transistor con suficiente rapidez. Para resolverlo, había tres posibilidades: cambiar el material por germanio o arseniuro de galio en vez de silicio, crear un efecto túnel o aumentar la superficie de paso con múltiples puertas y pasillos elevados. Se ha optado por esta última.

Los transistores actuales tienen una estructura plana y se controla el paso de los electrones con una capa superior que actúa de puerta. Ahora, esta puerta es más alta y los electrones pueden atravesar por más sitios y a diferentes alturas. Es como si hubiera una tapia con pocas puertas y ahora se hubieran hecho más agujeros en la pared.

Este transistor de tres dimensiones lo inventó Intel en 2002 y en 2007 se desarrolló el proceso experimental de fabricación. Ahora se ha puesto a punto y se ha elegido para fabricar las siguientes dos generaciones de semiconductores, de 22 y 16 nanómetros. Intel asegura que empezará a fabricar microprocesadores de 22 nanómetros en la segunda mitad de este año.

A finales de 2013 debería empezar la de 16 nanómetros y para finales de 2015 la de 11 nanómetros, ya con otra "revolución" en su estructura de diseño y fabricación.

Los procesadores de 22 nanómetros consumirán la mitad de energía a igualdad de prestaciones que los Core de segunda generación de 35 nanómetros que hace poco que se han puesto a la venta. Según Dadi Perlmutter, de Intel, el coste de fabricación solo aumentará en un 2% o 3%. La mejora de rendimiento será del 37% respecto a los transistores planos de 32 nanómetros, al ser el chip más pequeño y tener que recorrer los electrones menos distancia.

El transistor denominado Tri-Gate se utilizará en los primeros microprocesadores con tecnología de proceso de 22 nanómetros, que con el nombre de Ivy Bridge, deberían empezar a venderse a finales de este año o principios de 2012, y funcionar con la microarquitectura actual Sandy Bridge, que llevan en estos momentos los Core i3, i5 e i7 de segunda generación. En la minúscula superficie del anterior punto de este texto, podrían caber más de 6 millones de transistores Tri-Gate de 22 nanómetros.

Desde hace décadas, Intel cambia un año la tecnología de proceso y al siguiente la arquitectura de los microprocesadores. Y hasta el 2015 no hay señales de que vaya a cambiar este ritmo. En sus laboratorios de Barcelona, Intel trabaja en la microarquitectura de los procesadores.