如下图。传统“平面的”2-D平面栅极被超级纤薄的、从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物所代替。电流控制是通过在鳍状物三面的每一面安装一个栅极而实现的(两侧和顶部各有一个栅极),而不是像2-D平面晶体管那样,只在顶部有一个栅极。更多控制可以使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过(高性能),而在“关”的状态下尽可能让电流接近零(即减少漏电,低能耗),同时还能在两种状态之间迅速切换,进一步实现更高性能。
就像摩天大楼通过向天空发展而使得城市规划者优化可用空间一样,英特尔的3-D三栅极晶体管结构提供了一种管理晶体管密度的方式。由于这些鳍状物本身是垂直的,晶体管也能更紧密地封装起来--这是摩尔定律追求的技术和经济效益的关键点所在。未来,设计师还可以不断增加鳍状物的高度,从而获得更高的性能和能效。
其实早在2002年Intel即发现了这一技术,一直处于试验演示阶段,现在终于把它变成了现实,Intel打算把它融入到22nm的“Ivy Bridge”芯片,Ivy Bridge晶体管的数量将达到10亿。
3D Tri-Gate晶体管架构能够有效提高单位面积内的晶体管数量,使得非常适合轻薄着称的移动设备, Tri-Gate晶体管机构技术的实现,使得单位面积内的晶体管数量得到极大的提高,以往芯片受限于面积限制而无法设计更高性能的产品将不会存在了。
3D Tri-Gate使用一个薄得不可思议的三维硅鳍片取代了传统二维晶体管上的平面栅极,形象地说就是从硅基底上站了起来。硅鳍片的三个面都安排了一个栅极,其中两侧各一个、顶面一个,用于辅助电流控制,而2-D二维晶体管只在顶部有一个。由于这些硅鳍片都是垂直的,晶体管可以更加紧密地靠在一起,从而大大提高晶体管密度。这种设计可以在晶体管开启状态(高性能负载)时通过尽可能多的电流,同时在晶体管关闭状态(节能)将电流降至几乎为零,而且能在两种状态之间极速切换。Intel还计划今后继续提高硅鳍片的高度,从而获得更高的性能和效率。