Разговоры о назревании переломного момента в технологиях изготовления полупроводниковых элементов ходили уже давно. Самым очевидным примером того, что на деле все может быть не так однозначно, как "написано на бумаге", стал в этом году пример с ядром Prescott настольных процессоров Intel. Запланированные электрические и тепловые характеристики первых инженерных образцов вышли за пределы проектных норм, в итоге возросло энергопотребление, и требования Prescott FMB 1.0 пришлось менять на более строгие Prescott FMB 1.5.

Стало ясно, что дальнейшее снижение норм техпроцесса изготовления полупроводниковых устройств без преодоления некоторых объективных физических барьеров невозможно. Сообщалось, что в высоком энергопотреблении 0.09 мкм ядра Prescott виноваты токи утечки, которые снижают КПД процессора, в итоге непродуктивное энергопотребление значительно возрастает.

Эти самые токи утечки, в свою очередь, появлялись из-за тенденции уменьшения размера затвора транзисторов при одновременном росте плотности их размещения. Диэлектрические прослойки тоже становились тоньше, провоцируя рост уровня тока утечки. Это вызвало не только рост тепловыделения, но и снижало скорость работы транзисторов.

Недавно компания Intel заявила о технологии, помогающей бороться с подобными явлениями. Вместо тонкого слоя оксида кремния (1.2 нм) предлагается использовать более толстый слой материала (до 3.0 нм) с высоким значением диэлектрической константы (high-k). Использование так называемых high-k диэлектриков позволяет в сотни раз уменьшить токи утечки, повысить скорость переключения состояния транзистора на 60%, попутно снижая уровень тепловыделения.

Сопряжение подобных материалов с кремнием вызывало ряд проблем, поэтому решено было найти адекватную замену для материала, из которого изготавливается затвор транзисторов. Затворы было решено изготавливать из металла. Подобное сочетание материалов позволяет получить транзисторы с отличными рабочими характеристиками:

Такой транзистор имеет низкое значение тока утечки в выключенном состоянии, и высокое значение тока возбуждения во включенном состоянии.

Тем не менее, внедрение подобных технологий в процессорах Intel представляет собой достаточно отдаленную перспективу. В настоящее время планируется, что данные концепции найдут свое применение в 2007 году, когда начнется освоение 0.045 мкм техпроцесса. Любопытно, насколько успешно будет продвигаться внедрение более близких техпроцессов: 0.065 мкм и набирающего обороты 0.09 мкм?