อินเทลคิดค้นประดิษฐกรรมทรานซิสเตอร์โดยใช้โครงสร้าง 3 มิติ

ทรานซิสเตอร์รุ่นใหม่สำหรับชิปที่ใช้เทคโนโลยี 22 นาโนเมตร ผสานรวมคุณสมบัติด้านประหยัดพลังงานและประสิทธิภาพได้ลงตัวที่สุดเป็นครั้งแรก
          ประเด็นข่าว
          อินเทลเปิดตัวความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งยิ่งใหญ่และนวัตกรรมที่ถือเป็นการเปลี่ยนโฉมหน้าประวัติศาสตร์อีกครั้งสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ ด้วยทรานซิสเตอร์ 3 มิติรุ่นแรกของโลก ซึ่งมีชื่อว่า Tri-Gate ที่เข้าสู่ขั้นตอนการผลิตแล้ว
          การเปลี่ยนไปใช้ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ เป็นการสร้างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้อย่างยั่งยืน และพิสูจน์ว่า “กฎของมัวร์” ยังคงเป็นจริงต่อไป
          การผสมผสานกันอย่างลงตัวของประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและอัตราการใช้พลังงานที่ลดลง จะผลักดันให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ สำหรับอุปกรณ์ในอนาคตที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาด 22 นาโนเมตร นับตั้งแต่อุปกรณ์มือถือขนาดเล็กที่สุดไปจนถึง คลาวด์ เซิร์ฟเวอร์ ประสิทธิภาพสูง
          อินเทลสาธิตประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้เทคโนโลยีขนาด 22 นาโนเมตร ในชื่อรหัส “ไอวี่ บริดจ์” (Ivy Bridge) ซึ่งจะเป็นชิปรุ่นแรกของการผลิตในปริมาณมากที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ

          อินเทล เปิดเผยถึงความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ด้านวิวัฒนาการของทรานซิสเตอร์ ซึ่งถือเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กที่สุดและจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ การเปิดเผยนี้ถือเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่มีการประดิษฐ์ซิลิกอนสทรานซิสเตอร์ขึ้นมาเมื่อ 50 ปีก่อน ที่อินเทลสามารถผลิตทรานซิสเตอร์ซึ่งใช้โครงสร้างสามมิติเข้ามาใช้เพื่อให้สามารถรองรับการผลิตในปริมาณมากได้ นับตั้งแต่ที่เคยประกาศไว้เมื่อปี 2545 มาในวันนี้ อินเทลสามารถเปิดตัวการออกแบบทรานซิสเตอร์ 3 มิติ ในชื่อ Tri-Gate ซึ่งถือเป็นการปฏิวัติวงการอุตสาหกรรมอย่างแท้จริงเป็นครั้งแรก ชิปรุ่นนี้เริ่มเข้าสู่ขั้นตอนการผลิตด้วยเทคโนโลยีขนาด 22 นาโนเมตรเพื่อรองรับการผลิตในปริมาณมากแล้ว โดยชิปรุ่นนี้ใช้ชื่อรหัสว่า “ไอวี่ บริดจ์” (Ivy Bridge) หน่วยของหนึ่งนาโนเมตรเทียบได้กับขนาดหนึ่งในพันล้านของหนึ่งเมตร
ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ มีโครงสร้างพื้นฐานที่แตกต่างกันอย่างมากกับทรานซิสเตอร์ 2 มิติ บริษัทต่างๆ สามารถนำทรานซิสเตอร์ไปใช้เป็นองค์ประกอบหลักของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทุกชนิด โทรศัพท์มือถือ และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ นอกจากนั้นยังสามารถนำเอาทรานซิสเตอร์ไปใช้เป็นระบบควบคุมในรถยนต์ ยานอวกาศ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอุปกรณ์อื่นๆ อีกหลายพันชนิดมานานหลายทศวรรษแล้ว
          นายเอกรัศมิ์ อวยสินประเสริฐ กรรมการผู้จัดการ บริษัท อินเทล ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด กล่าวว่า “เป็นอีกครั้งหนึ่งแล้วที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของอินเทลได้รังสรรค์โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ขึ้นมาใหม่ โดยในครั้งนี้มีการใช้โครงสร้างแบบ 3 มิติ ซึ่งเทคโนโลยีนี้จะกลายเป็นต้นกำเนิดของอุปกรณ์ที่น่าทึ่งได้อีกมากในอนาคต นอกจากนี้ ผลสำเร็จครั้งนี้ยังทำให้ “กฎของมัวร์” ก้าวหน้าไปสู่อีกระดับหนึ่งด้วย”
          บรรดานักวิทยาศาสตร์ต่างก็ทราบกันมานานแล้วว่า โครงสร้างแบบ 3 มิติจะช่วยทำให้ “กฎของมัวร์” ยังคงเป็นความจริงต่อไป เนื่องจากอุปกรณ์ต่างๆ มีขนาดที่เล็กลงเรื่อยๆ จนกระทั่งกฎของธรรมชาติกลายเป็นอุปสรรคต่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีไปแล้ว ความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นในตอนนี้ คือ อินเทลสามารถนำเอาการออกแบบทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ มาใช้กับกระบวนการผลิตในปริมาณมากได้ ซึ่งเป็นการนำ “กฎของมัวร์” เข้าสู่ยุคใหม่ และช่วยเปิดประตูไปสู่การสร้างสรรค์นวัตกรรมสำหรับอุปกรณ์ได้อีกหลากหลายชนิด
          “กฎของมัวร์” ทำนายแนวทางการพัฒนาเทคโนโลยีซิลิกอนเอาไว้ว่า ในราวทุกๆ 2 ปี จำนวนทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพการทำงานกลับเพิ่มสูงขึ้นและต้นทุนจะลดลง กฎข้อนี้ได้กลายเป็นโมเดลพื้นฐานของการทำธุรกิจในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ติดต่อกันมานานกว่า 40 ปีแล้ว
          นับเป็นครั้งแรกที่สามารถประหยัดพลังงานและให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นได้อย่างน่าที่ง  ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ ของอินเทลช่วยให้ชิปทำงานโดยใช้พลังงานที่ต่ำลง และมีอัตราการรั่วไหลของกระแสไฟลดลง นำไปสู่ประสิทธิภาพในการทำงานที่เพิ่มสูงขึ้นและประหยัดพลังงานอย่างที่ไม่เคยทำได้มาก่อนเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ชั้นยอดรุ่นก่อนหน้านี้ ศักยภาพดังกล่าวช่วยให้นักออกแบบชิปมีอิสระในการนำทรานซิสเตอร์ไปใช้กับอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องใช้ไฟน้อยหรืออุปกรณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงได้โดยขึ้นอยู่กับรูปแบบการใช้งาน
ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาด 22 นาโนเมตร จะช่วยให้ประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 37 และใช้ไฟน้อยลงเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ที่ใช้เทคโนโลยี 32 นาโนเมตรของอินเทล ประสิทธิภาพที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างเหลือเฟือนี้ช่วยให้ทรานซิสเตอร์รุ่นนี้เหมาะสำหรับอุปกรณ์มือถือขนาดเล็กซึ่งต้องใช้พลังงานน้อยลงในขณะที่ต้อง “สลับ” โหมดของการทำงานกลับไปกลับมา นอกจากนั้นทรานซิสเตอร์รุ่นใหม่นี้ยังใช้พลังงานน้อยลงครึ่งหนึ่ง ถ้าหากเทียบกับทรานซิสเตอร์แบบ 2 มิติที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาด 32 นาโนเมตรที่ให้ประสิทธิภาพออกมาเท่ากันอีกด้วย

          “ประสิทธิภาพที่เพิ่มสูงขึ้นและพลังงานที่ประหยัดได้มากกว่าเดิมของทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติของอินเทลนั้นอยู่ในระดับที่เรายังไม่เคยเห็นมาก่อน ความสำเร็จในครั้งนี้จึงไม่ใช่แค่การทำให้ “กฎของมัวร์” เป็นจริงต่อไปเท่านั้น แต่อัตราการการใช้พลังงานที่ลดลงนี้ยังเป็นผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นในระดับเกินกว่าที่เราคาดว่าจะได้รับจากการเปลี่ยนขั้นตอนการผลิตจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง คุณสมบัติข้อนี้จะช่วยให้นักออกแบบผลิตภัณฑ์มีความคล่องตัวในการพัฒนาอุปกรณ์ที่มีอยู่ในปัจจุบันให้ชาญฉลาดมากขึ้น และนำไปสู่ความเป็นไปได้อื่นๆ อีกมาก เราเชื่อว่าความก้าวหน้าในครั้งนี้จะช่วยตอกย้ำความเป็นผู้นำของอินเทลในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต่อไป” นายเอกรัศมิ์ อวยสินประเสริฐ กรรมการผู้จัดการ บริษัท อินเทล ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด กล่าว
          สร้างนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง - กฎของมัวร์
          “กฎของมัวร์” ซึ่งได้มาจากชื่อของ กอร์ดอน มัวร์ ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทอินเทลระบุว่า ทรานซิสเตอร์จะมีขนาดเล็กลง มีราคาถูกลง และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น กฎข้อนี้ทำให้อินเทลสามารถสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ รวมทั้งเพิ่มคุณสมบัติและคอร์ประมวลผลมากขึ้นลงไปในชิปแต่ละรุ่นเพื่อทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานสูงขึ้นและช่วยลดต้นทุนการผลิตทรานทรานซิสเตอร์ไปพร้อมๆ กัน
การทำให้ “กฎของมัวร์” กลายเป็นจริงต่อไปถือเป็นเรื่องที่มีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อมาถึงยุคของการผลิตด้วยเทคโนโลยีขนาด 22 นาโนเมตร นักวิทยาศาสตร์ของอินเทลคาดการณ์ว่าต้องเจอปัญหานี้อยู่แล้ว ดังนั้นในปี 2545 พวกเขาจึงประดิษฐ์สิ่งที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์ Tri-Gate ขึ้นมา ชื่อนี้ได้มาจากส่วนที่เป็น เกต (Gate) ที่มีอยู่ 3 เกต นั่นเอง และหลังจากที่ฝ่ายวิจัยและพัฒนา รวมถึงฝ่ายผลิต ทำงานร่วมกันมานานติดต่อกันหลายปี ทำให้อินเทลสามารถประกาศความสำเร็จของการพัฒนาทรานซิสเตอร์เพื่อรองรับการผลิตในปริมาณที่มากได้เป็นครั้งแรก
          ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ ถือเป็นการพัฒนาทรานซิสเตอร์ขึ้นมาใหม่ โดยทรานซิสเตอร์แบบ 2 มิติรุ่นเก่าจะถูกแทนที่ด้วยครีบซิลิกอน 3 มิติที่มีขนาดบางกว่าเดิม และยกสูงขึ้นมาจากซิลิกอนซับสเตรท ส่วนการควบคุมกระแสไฟฟ้าทำโดยการใส่เกตให้แต่ละด้านของครีบ โดยมีเกตสองอันอยู่ด้านข้างและอีกอันอยู่ด้านบน แทนที่การใช้เกตเพียงอันเดียวอยู่ด้านบนเหมือนในกรณีของทรานซิสเตอร์แบบ 2 มิติ นอกจากนี้ระบบควบคุมที่เพิ่มเข้ามาจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าในทรานซิสเตอร์ไหลเวียนได้อย่างคล่องตัวมากที่สุด เมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาวะ “เปิด” (เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด) และกระแสไฟจะมีค่าให้ใกล้เคียงกับศูนย์ให้มากที่สุดเมื่อทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาวะ “ปิด” (เพื่อประหยัดพลังงาน) และช่วยให้ทรานซิสเตอร์สามารถสลับการทำงานระหว่างสองสภาวะนี้ได้อย่างรวดเร็วนี้อีกด้วย (เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด)
          เช่นเดียวกับประโยชน์ของตึกระฟ้าที่ช่วยให้ผู้ที่อาศัยอยู่ในเมืองใหญ่มีพื้นที่ใช้สอยมากกว่าเดิมโดยการสร้างตึกให้สูงขึ้นไป โครงสร้างทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติของอินเทลช่วยเพิ่มพื้นที่ความจุมากกว่าเดิมเช่นกัน เพราะการที่ครีบเหล่านี้อยู่ในแนวตั้ง ทรานซิสเตอร์สามารถอัดตัวอยู่อย่างใกล้ชิดมากขึ้น ซึ่งจัดเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ก่อให้เกิดประโยชน์ทางเทคโนโลยีและต้นทุนที่ลดลงตามที่ “กฎของมัวร์” ระบุไว้ สำหรับในอนาคตนักออกแบบจะสามารถสร้างครีบให้สูงขึ้นเพื่อช่วยให้มีประสิทธิภาพสูงกว่านี้ และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่านี้ด้วย
          มัวร์เคยกล่าวว่า “เรามองเห็นข้อจำกัดในเรื่องขนาดที่เล็กลงของทรานซิสเตอร์มานานหลายปีแล้ว การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานในครั้งนี้ก็คือการปฏิวัติรูปแบบทางเทคโนโลยีอย่างแท้จริง รูปแบบนี้จะทำให้ ”กฎของมัวร์” และนวัตกรรมที่เกิดขึ้นมาอย่างต่อเนื่องยาวนานเป็นจริงต่อไป”
          การสาธิตทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ ครั้งแรกของโลกที่ใช้เทคโนโลยีขนาด 32 นาโนเมตร  อินเทลจะนำทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ ไปใช้ในกระบวนการผลิตรุ่นถัดไปของบริษัท ซึ่งใช้ชื่อว่าโหนด 22 นาโนเมตร ตัวเลขนี้อ้างอิงจากขนาดของทรานซิสเตอร์แต่ละชิ้น หากเปรียบเทียบเครื่องหมายจุดหนึ่งจุด จะใส่ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate ขนาด 22 นาโนเมตร ได้มากถึง 6 ล้านชิ้นเลยทีเดียว
อินเทลได้ทำการสาธิตประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาด 22 นาโนเมตรรุ่นแรกของโลก ซึ่งมีชื่อรหัสว่า “ไอวี่ บริดจ์” ซึ่งใช้งานในโน้ตบุ๊ก เซิร์ฟเวอร์ และพีซี โปรเซสเซอร์ตระกูล อินเทล™ คอร์™ รุ่น “ไอวี่ บริดจ์” จะเป็นชิปรุ่นแรกที่ใช้ทรานซิสเตอร์ Tri-Gate 3 มิติ โดยซีพียู ”ไอวี่ บริจน์” จะพร้อมรองรับการผลิตในปริมาณมากได้ภายในปลายปีนี้
          ความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นกับเทคโนโลยีซิลิกอนในครั้งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่น และความเหมาะสมของซอฟต์แวร์ที่ใช้กับสถาปัตยกรรมของอินเทลให้แก่ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ อินเทล™อะตอม™โปรเซสเซอร์ ไปพร้อมๆ กับการตอบสนองต่อความต้องการโดยรวมทั้งในเรื่องของประสิทธิภาพ ต้นทุน และขนาด สำหรับผู้บริโภคของตลาดแต่ละกลุ่มได้