Intel : quand la 3D vient aux transistors, la révolution est en marche

Paul Otellini, le CEO d’Intel, va-t-il très (trop) loin quand il parle de « réinvention » et s’exclame: « Les scientifiques et les ingénieurs d’Intel ont une fois de plus réinventé le transistor… » ?

Concrètement Intel vient en effet de dévoiler ce 4 mai un nouveau type de transistors en technologie MOS (Metal Oxide Semiconductor) qui, à en croire les premiers commentaires, bouleverse la donne en matière de processeurs.  Le 3D Tri-Gate, c’est son nom a en réalité été « inventé » il y a plus de 9 ans.

Mais Intel a mis du temps pour le mettre au point et lui trouver une vraie vocation sur le marché. Evoquant une «nouvelle structure tridimensionnelle » mise au point par la R&D du fondeur dès 2002, « Intel parle de production en grandes séries avec une gravure en 22 nanomètres ».

Bénéfices obtenus : outre des performances accrues, une intégration plus importante. Et Intel d’expliquer que l’ensemble des univers EGP et informatique va pouvoir en bénéficier – des processeurs aux mémoires,  « des plus petits terminaux à de puissants serveurs pour le cloud computing » ! L’idée centrale est de fournir plus de puissance en puisant moins d’énergie électrique.

Une idée qui ne manque pas de relief

Mais où est donc la révolution réelle annoncée ? Sur le principe, ce nouveau type de processeurs fonctionne selon le même schéma que tous les transistors MOS.  Un canal est créé sous l’oxyde fin situé lui-même sous la grille, comme l’explique notre confrère ITespresso.fr. « De manière synthétique, la tension appliquée sur ladite grille vient ou non pincer le canal et le courant passe ou non.  Le transistor agit donc toujours comme un interrupteur. Lorsqu’il est ouvert, il doit laisser passer le moins de courant possible (courant de fuite). Un tel transistor ‘MOS planar’ est celui qu’on trouve absolument partout dans les circuits numériques ». En résumé, on assiste là à l’abandon de la structure planaire bidimensionnelle utilisée partout jusqu’ici. Ici, le canal créé est pris en sandwich dans la grille du transistor. Ainsi, la zone « active » n’est plus sous la grille mais encastrée dans la grille. Cela assure un meilleur contrôle du fonctionnement du transistor: la tension entre la grille et la source (VGS) est appliquée de chaque côté du canal. Le champ électrique se retrouve donc réparti sur tout le volume de ce canal.

Si vous ne comprenez pas tout, ce n’est pas grave. Retenez cependant que ce nouveau MOS fonctionne beaucoup plus efficacement  grâce à un contrôle amélioré de la tension, dite ‘VGS’, et la tension de seuil est plus faible qu’avec un transistor « conventionnel ».  A la clé aussi une fréquence de transition du transistor plus élevée et des courants de fuite également plus faibles qui participent donc à une meilleure autonomie de l’appareil intégrant le circuit.
Le transistor 3D Tri-Gate viendra équiper les Ivy Bridge, gravés en 22 nm, ce dernier étant « le premier à être fabriqué en grande série sur la base de transistors 3D Tri-Gate. » Et au passage Intel insiste sur un autre argument de poids: malgré sa sophistication ce nouveau type de transistor n’est pas beaucoup plus coûteux  à fabriquer (seulement +2% à +3%).

Les analystes s’interrogent déjà sur une fin possible et à brève échéance des technologies SOI (Silicon On Insulator) ou FDSOI (pour Fully Depletion Silicon On Insulator) qui impliquerait un surcoût de +10%… En tous cas, Intel parle bien de « révolution » et contredit ceux qui annonçait déjà une asymptote pour la fameuse loi de Moore sur l’expansion continue des capacités des semi-conducteurs (doublement de capacité tous les 2 ans…). A suivre…

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