Ugyan Moore törvénye – az integrált áramkörökben lévő tranzisztorok száma (ezáltal teljesítménye) nagyjából kétévente megduplázódik – közelít az ötvenedik születésnapjához, de köszöni szépen, jól megvan, még érvényes. Igaz, az utóbbi években már nehéznek tűnt a betartása, de mindig jött valamilyen technológiai újítás, amivel sikerült tartani az ütemet. Most, 2011-ben az Intel olyan megoldást mutatott be, melyen már több mint egy évtizede dolgoznak mérnökei. Egy új, háromkapus tranzisztorról van szó, melyről először 2002-ben hallottunk, de a halogatások után végre az idei év második felében, az Ivy Bridge processzorokban kerül először sorozatgyártásra.
Az újdonság forradalmi mivolta a mai divat szerint háromdimenziósnak nevezett felépítésből adódik. Az eddigi gyakorlattal ellentétben a forrás (source) és a nyelő (drain) között haladó vezeték kilép a harmadik dimenzióba, így immár nem egysíkú, hanem mondhatni élére állított vezetőben haladnak az elektronok, a kapuelektróda pedig nem csak felülről, hanem három oldalról fogja ezt körbe, így nagyobb felületen, nagyobb hatásfokkal zár, csökkentve ezzel a sok fejtörést okozó szivárgást. Az alábbi ábra jól illusztrálja a régi (balra) és új (jobbra) felépítés közti fő különbséget.
Aki figyelt annak idején a fizikaórákon tudja, egy tranzisztor hatásfokának, teljesítményének legjelentősebb meghatározója éppen a zárás minősége, hogy nyitott kapunál, bekapcsolt állapotban minél nagyobb, zárt kapunál, kikapcsolt állapotban pedig minél kisebb áram folyjon át rajta. Felülnézetből ez a paraméter az integrált áramkör fogyasztását határozza meg. Emellett a kapcsolás sebessége kardinális kérdés, hiszen egyenes arányban van az integrált áramkör órajelével, vagyis a sebességét definiálja. Természetesen a jelenlegi egy síkú vezetős (planáris) tranzisztorokkal is elérhető lenne a 22 nm, de az Intel elemzése szerint ez a jelenlegi technológia mellett lényegesen megdrágítaná a gyártást, ráadásul az új, háromdimenziós verzió kapcsolási paraméterei jobbak.
Az Intel rengeteg ábrája és kisfilmje közül talán a fenti ábrázolja legjobban az új tranzisztor viszonyát az aktuális 32 nm-es megoldáshoz, ráadásul látható rajta a régi módszerrel elkészíthető 22 nm-es verzió tudása. A függőleges tengelyen a kapu késleltetése (gate delay) szerepel (minél kisebb, annál jobb), ami arányos a sebességgel. A vízszintes tengelyen a működési feszültség jelenik meg, ami pedig a fogyasztást mutatja. Az egyre kisebb és energiatakarékosabb eszközök világában a görbék bal oldala a lényeges, a kisfeszültségű üzem.Itt 37%-kal gyorsabb a 22 nm-es háromdimenziós tranzisztor a hagyományos 32 nm-esnél, továbbá az is látszik az ábrából, hogy a 3D-s verzió úgy 25%-kal lehet gyorsabb egy hagyományos kialakítású 22 nm-es eljárásnál (nem is beszélve az elvileg kisebb előállítási költségről).
A magas órajeles (alacsony kapu késleltetés) integrált áramköröknél előre jelzett 18%-os gyorsulás szintén számottevő, bár itt egy hagyományos 22 nm-es eljáráshoz képes a sebességbeli előny már nem olyan nagy. A gyors, komplex chipeknél viszont fontos tényező a szivárgási áram, aminek alacsonyan tartásában szintén jeleskedik a háromdimenziós megoldás. Itt arra kell gondolni, hogy a fejlesztőknek a kisebb fogyasztás és melegedés miatt nagyobb mozgásterük van az egyes komponensek kialakításában, egy kevésbé szivárgó technológiával összetettebb kapcsolás hozható létre azonos fogyasztási és melegedési paraméterek mellett.
A planáris tranzisztor lapos vezetői (balra) és a térbeli újdonság "élére állított" vezetői (jobbra)
Már az idei év második felében lesz kézzel fogható eredménye az új technológiának, sőt a bejelentés alkalmából egy kisebb szerver, egy asztali és egy notebook konfigurációt is bemutattak működés közben. Az Intel fokozatosan állítja át több gyáregységét, hogy 2012-ben folytatni tudja Tick-Tock stratégiáját. A következő lépés az Ivy Bridge processzor lesz, mely az idei fejlesztés, a Sandy Bridge architektúrájának 22 nm-es 3D tranzisztorra ültetett változata lesz, várhatóan komolyan megerősített (megduplázott) grafikai résszel. Különösen érdekes lesz az új eljárással készített alacsony fogyasztású Atom termékcsalád, mely az Ivy Bridge után, de minden bizonnyal még 2012-ben érkezik.
