Nhỏ hơn nữa với Transistor 3D
Minh Thảo
(TBVTSG) – Intel công bố đã tìm ra một phương pháp mới để làm các con chip máy tính nhỏ hơn có thể xử lý thông tin nhanh hơn và ít tiêu hao điện năng hơn. Intel hiện đã chế tạo và thử nghiệm thành công chip với transistor 3D theo công nghệ 32 nm và dự kiến cho sản xuất đại trà các linh kiện bán dẫn(chip) theo công nghệ 22 nm vào cuối năm nay.
Các linh kiện bán dẫn có khả năng xử lý dữ liệu nhanh hơn nhưng có kích thước nhỏ hơn và tiêu thụ điện năng ít hơn sẽ sớm có mặt trên thị trường vào cuối năm nay. Đó là nội dung của một thông cáo hôm 4-5 của Intel về công nghệ sản xuất chip mới với các transistor 3D. Mặc dù không đưa ra chi tiết các thông số kỹ thuật của công nghệ mới này nhưng Intel cho biết các chip được sản xuất theo công nghệ mới sẽ tăng tốc độ xử lý lên khoảng 37% và đồng thời giảm 50% năng lượng tiêu thụ so với các linh kiện bán dẫn được sản xuất theo công nghệ hiện có.
Thiết kế mới transistor 3D
Các loại chip máy tính – dù là máy tính cá nhân hay điện thoại thông minh – đều được tích hợp từ nhiều linh kiện bán dẫn như transistor, diod. Các chip này được thiết kế theo cùng một cách thức đã có từ năm 1959 do người đồng sáng lập Intel là Robert Noyce và Jack Kilby của Texas Instruments phát minh. Theo đó, các transistor nằm trên một mặt phẳng và vì thế làm tăng kích thước các con chip. Còn theo phương pháp mới của Intel, các chip sẽ dùng các transistor có thiết kế theo không gian ba chiều (3-D transistor), gọi là Finfet (for fin field-effect transistor).
Thông thường, các transistor hiệu ứng trường (FET) có ba cực gồm G (Gate), D (Drain) và S (Source), trong đó G gọi là cực cổng hay cực điều khiển, S là cực nguồn và D là cực máng. Tùy theo chế độ phân cực mà D, S có các tác dụng khác nhau.
 |
Với thiết kế mới 3D, các transistor có thêm cực FIN (cực vảy), giữ vai trò như một cực G thứ hai với nhiệm vụ là điều khiển hệ thống các transistor sao cho linh hoạt hơn và làm tăng tốc độ xử lý của các chip.
Để dễ hình dung chúng ta có thể tưởng tượng một transistor hoạt động như một van nước, trong đó cực G có vai trò như một chiếc van dùng để tắt – mở hoặc điều chỉnh dòng nước chảy mạnh hay yếu. Chúng tương đương với các chế độ tắt, bão hòa hay khuếch đại của transistor. Transistor 3D sẽ có thêm cực điều khiển FIN, làm cho ma trận các van nước được điều khiển linh hoạt hơn, hệ thống các transistor trong các chip, mạch vi xử lý được xử lý nhanh hơn. Vì thế tốc độ xử lý dữ liệu sẽ nhanh hơn rất nhiều.
Tuần trước tại nhà máy sản xuất chip của mình ở Mỹ, Intel đã sử dụng một kính hiển vi điện tử với độ phóng đại 100.000 lần để hiển thị một chip máy tính được thực hiện bằng qui trình sản xuất mới 22 nm, các cực FIN đã được nhìn thấy rõ ràng giống như một loạt các bức tường nổi dựng trên một bề mặt phẳng, hình thành hệ thống chuyển mạch linh hoạt có nhiều đặc điểm khác nhau, chẳng hạn như tốc độ chuyển đổi nhanh hơn và đặc biệt năng lượng thấp.
Intel hiện đã chế tạo thử nghiệm thành công chip với transistor 3D theo công nghệ 32 nm. Theo ông Mark T. Bohr, chuyên gia phát triển linh kiện bán dẫn, hiện Intel đang đi đúng lộ trình đã đặt ra để có thể cho sản xuất đại trà các linh kiện bán dẫn theo công nghệ 22 nm vào cuối năm nay. Giờ đây, các kỹ sư của Intel nói rằng họ cảm thấy tự tin sẽ giải quyết những thách thức của thế hệ chip kế tiếp là quy trình sản xuất theo công nghệ 10 nm dự kiến được áp dụng vào năm 2015.
Nhiều ý kiến trái ngược nhau
Tuy nhiên, bất chấp những tuyên bố táo bạo từ Intel, transistor 3D hiện vẫn là một công nghệ gây tranh cãi trong ngành công nghiệp sản xuất chip. Các đối thủ của Intel cho rằng việc tiến hành công nghệ này sẽ mất nhiều tỉ đô la để mang lại những điều rất khó kiểm chứng trong thực tế. Có một số ý kiến cho rằng công nghệ Finfet sẽ mang lại lợi thế về tốc độ xử lý nhưng lại không kiểm soát việc tiêu thụ điện năng so với phương pháp đang sử dụng.
Lựa chọn công nghệ hướng đến tốc độ xử lý trên nền năng lượng thấp, Intel phải đối mặt với việc có thể có cơ hội giành chiến thắng trong trận chiến công nghệ nhưng chưa hẳn thành công về mặt thị trường. Công nghệ này sẽ hướng đến thị trường máy tính truyền thống như máy tính để bàn, máy tính xách tay… những loại thiết bị cần đến sự tản nhiệt tốt, trong khi hiện nay thị trường máy tính bảng và điện thoại thông minh lại phát triển nhanh hơn so với máy tính truyền thống.
Ví dụ: Apple đã sử dụng bộ vi xử lý tiêu thụ nguồn thấp của Intel cho máy tính để bàn và máy tính xách tay của họ, nhưng với iPhone và iPad thì hãng này lại sử dụng chip của công ty TSMC (Đài Loan) và TSMC không có kế hoạch triển khai công nghệ Finfet trong hai năm tới, trong khi hãng sản xuất chip ST Microelectronics cũng cho biết không theo đuổi công nghệ này.
Mặc dù việc thử nghiệm công nghệ transistor 3D khá ấn tượng nhưng Intel thừa nhận đang có nhiều thách thức đối với công ty đang phải đối mặt để bắt kịp xu hướng thị trường tiêu dùng mới.
(The New York Times)
